Рефрижератор растворения @ в @

 

РЕФРИЖЕРАТОР РАСТВОРЕНИЯ HE В HE, содержащий вакуумную рубашку , емкость для криогенной жидкости , камеры испарения и растворения и теплообменники, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени на повторный цикл и снижения трудоемкости захолаживания , он снабжен трубкой для отвода криогенной жидкости из емкости и толстостенным капилляром, один конец которого вьшеден за пределы вакуумнойрубашки, а другой связан с трубкой для отвода криогенной жидкости из емкости, при этом трубка для отвода криогенной жидкости выполнена в виде толстостенного капилляра и связана с входом первого теплообменника, а оба капилляра по всей длине снабжены электронагревателем . (Я

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

MO

РЕСПУБЛИК

OO 01) Зав F 25 0 3 10

/, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н AS TO PCMOMV CSNSSTSSACTSV (21) 3562296/28-13 . (22) 05.03.83 (46) 23. 11.84. Бюл. Ф 43 (72) В.Н. Павлов (71) Объединенный институт ядерных исследований (53) 621.59(088.8) (56) 1. Herzog P. et al. "А dilution refrigerator for low temperature nuclear orientation experiments

on Tine an isotope separator"

NucTear instruments and Methods, 1978, 155, с. 423.

° ° ° °

54) (57) РЕФРИЖЕРАТОР РАСТВОРЕНИЯ

HE В НЕ, содержащий вакуумную рубашку, емкость для криогенной жидкости, камеры испарения и растворения и теплообменники, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью сокращения времени на повторный цикл и снижения трудоемкости захолаживания, он снабжен трубкой для отвода криогенной жидкости из емкос. ти и толстостенным капилляром, один конец которого выведен за пределы вакуумной рубашки, а другой связан с трубкой для отвода криогенной жидкости иэ емкости, при этом трубка для отвода криогенной жидкости также выполнена в виде толстостенного капилляра и связана с входом первого теплообменника, а оба капилляра по всей длине снабжены элект- С

Э ронагревателем. f 11

Изобретение относится к криогенной технике и может быть испольэовано для захолаживания теплоизолированного криогенного объекта, предназначенного для изучения распада ориентированных короткоживущих радиоактивных ядер.

Для эффективного ориентирования ядер используется совместное воздействие на них магнитного поля напряженностью до 10 Гс и крайне низкой температуры порядка 10 К и ниже. Для достижения последнего условия применяются рефрижераторы растворения Не в Не.

Короткие времена жизни изучаемых ядер (Т 1/2 несколько минут) требуют непрерывной имплантации выделен. ных ка масс-сепараторе ионов в экспериментальную подложку, закрепленную на камере растворения рефрижератора.

Таким образом. возникает необходимость убрать все преграды на пути пучка ионов, т.е. сообщить по вакууму масс-сепаратор и рефрижератор. Последнее требование ставит техническую задачу предварительного захолаживания рефрижератора от комнатной температуры до некоторой стартовой, обычно меньшей .2 К, начиная с которой рефрижератор может понижать свою температуру.

Наиболее близким к предлагаемому по техкической сущности и достигаемому результату является рефрижератор растворения Не в Не, содержащий вакуумную рубашку, емкость для криогенной жидкости, камеры ис— парения и растворения и теплообменники.

Рефрижератор захолаживается посредством теплообменного газа, заполняющего вспомогатепьную вакуумную рубашку, ограниченную четырехгра дусным экраном (1) .

После охлаждения рефрижератора теплообмекньй газ откачивают из вакуумной рубашки и рефрижератор оказывается теплоизолированным. Затем вырезается алюминиевая фольга в окне вакуумной рубашки специальным устройством, перемещаемым снаружи вдоль пучка атомов и, .таким образом, пучок атомов получает возможность долетать беспрепятственно от сепаратора до камеры растворения.

25454

Однако после каждого отогрева рефрижератора до комнатной температуры последующее захолаживание требует демонтажа его нижней части с целью уплотнения окна новой алюминиевой фольгой, последующей сборки и вакуумных испытаний рефрижератора, что является неэкокомичным и создает эксплуатационные трудности.

Целью изобретения является сокращение времени на повторный цикл и снижение трудоемкости захолаживания.

Поставленная цель достигается тем, что рефрижератор растворения

Не в Не„ содержащий вакуумную рубашку, емкость для криогенной жидкости, камеры испарения и растворения, теплообменники, снабжен трубкой для отвода криогенной жидкости из емкости и толстостенным капилля10

20 ром, один конец которсго выведен за пределы вакуумной рубашки, а другой связан с трубкой для отвода криогенной жидкости из емкости, при этом трубка для отвода крисгенной жидкости также выполнена в виде толстостенного кагалпяра и связана с входом первого теп-тообмгкника., а оба капилляра по всей длине снабжены электронагревателем.

На чертеже представлена схема рефрижератора.

Рефрижератор содержит емкость для криогенной жидкости, вакуумную рубашку 2, трубку 3 для отвода криогенной жидкости, представляющую со-" бой толстостенныи капилляр из нержавеющей стали„ выдерживающии давление до 250 МПа, толстостенный капилляр

4, удовлетворяющий тем же требованиям, электрический нагреватель 5, расположенный пс всей длине обоих капилляров, дроссель 6, ограничивающий циркуляцию Не через рефрижератор, камеру 7 испарения, трубчатый теплообменник 8, визкотемпературные теплообмеккики 9 -и камеру 10 растворения.

Рефрижератор работает следующим образом.

Перед захолаживанием теплый рефрижератор откачивают и закрывают снаружи капилляр 4. Емкость 1 криостата заполняют частично жидким азотом и откачивают холодньй пар азота через капилляр 3, сообщающий емкость 1 с входом в первый теплоСоставитель Е. Новикова

Редактор П. Коссей Техред З.Палий Корректор А. Тяско

Заказ 8523/29 Тираж 513 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 з 1 обменник 8, и далее через прямую линию, для концентрированной фазы Не, и обратную линию, для разбавленной фазы 3Не (не обозначены).

Пар хладагента, проходя по всей ниэ котемпературной части рефрижератора (8-10 и 7), эффективно отбирает от нее тепло и удаляется из камеры

7 испарения через тракт 11 откачки

Не. По достижении азотной температуры в рефрижераторе удаляют азот из емкости 1 и заполняют ее жидким гелием. Далее ведут охлаждение рефрижератора паром жидкого гелия аналогичным образом с помощью форвакуумного насоса (не показан), имеющегося в системе рефрижератора. После эахолаживания рефрижератора до

4 К оба капилляра 3 и 4 кратковременно отогревают до температуры выше 273 К с помощью электрического йагревателя 5 и подают в них воду через конец капилляра 4, выведенный за пределы вакуумной рубашки 2.

Вода доходит только до массивных и глубоко охлажденных мест спая капилляров 3 и 4 с емкостью 1 и первым теплообменником 8 и замерзает.

Нагреватель 5 отключают и капилля125454 4 ры 3 и 4 блокируются льдом на всей длине, а тепловая связь первого теплообменника 8 с гелиевой емкостью 1 практически разрывается. Рефрижератор, таким образом, оказывается подготовленным для конденсации рабочей смеси газов и дальнейшей работы.

Остаточный теплоподвод по стенкам капилляров 3 и 4 и через лед легко минимизировать. Этот теплоподвод мал и им можно пренебречь, а блокировка капилляров льдом исключает возможность образования в их канале сверхтекучего Не 11.

Э

По окончании работы рефрижератора воду из обоих капилляров удаляют после его отогрева до комнатной температуры избыточным давлением газа, прикладываемым со стороны емкости 1 и первого теплообменника 8.

Изобретение обеспечивает предварительное захолаживание рефрижератора от комнатной до гелиевой температуры, исключает частичный демонтаж рефрижератора для его подготовки к последующему пуску и обеспечивает малый остаточный теплоподвод к рефрижератору.