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核聚变实验和粒子加速器等装置中的大型超导磁体多采用超临界氦和超流氦冷却。中科院等离子体物理研究所建设的EAST托卡马克是全超导先进稳态可控核聚变装置之一,其纵场和极向场超导磁体均采用NbTi超导材料的CICC绕制而成,超导磁体的全部冷质量达170吨,设计工作温度为3.8K,采用超临界氦迫流冷却;北京大学超导加速器的超导腔用2K的饱和超流氦浸泡冷却,整个低温系统的热负荷为70W,为保证低温系统和超导磁体安全有效的运行,这些系统都需要对温度等参数进行准确测量,对可靠、准确、耐用的温度计的要求就越来越高。
我国大型低温超导技术发展迅速,为了满足大型超导磁体在降温过程,稳态运行,回温过程中对低温测量的要求,需要建立高精度的温度计标定装置,对温度计的精度、长期稳定性等进行研究。
本文对温度计标定装置进行了概念设计,从理论上分析了在液氦工作模式下恒温器的漏热;该标定装置拟定从1.6~300K的温区范围内对温度计进行标定,采用抽负压的方法获取4.2K以下的温度,针对这一过程用现有的几种物理模型进行计算,初步预算出4.2K以下饱和液氦的获得率和真空泵的抽速。
本论文对温度计标定装置中温度计与加热器的安装,改进温度计标定精度的措施,电引线漏热的数学模型建立,热沉的设计做了初期的研究的工作,对建立完善的高精度温度计标定装置具有指导作用。