2021年6月9日,中国科学院近代物理研究所(IMP)在CQ9电子组织召开 “SSC线圈系统改造”项目验收评审会,项目成果获得专家组一致认可。
项目背景:迫切的升级需求
大型分离扇回旋加速器(SSC)是兰州重离子研究装置(HIRFL) 的核心组成部分,其主磁铁系统包含4个52°张角、单体重约500吨的直边扇形磁铁。每个磁铁配备主线圈与垫补线圈,全系统共16套线圈(8主线圈+8垫补线圈)。
关键问题:
l SSC线圈系统已持续运行超30年,绝缘性能严重劣化
l 现有线圈若发生匝间绝缘失效或对地打火故障,将导致SSC及终端被迫停机(线圈更换周期长)
l 面向国家重离子物理战略需求,终端束流品质要求持续提升,原系统已无法满足
改造内容:系统性技术升级
本项目对SSC线圈系统实施全方位改造:
1、核心部件升级:
更换8组绝缘性能退化的上下主线圈
改造老旧水冷系统及关联机械部件
2、关键备件储备:
新增加工1套垫补线圈作为系统备用件
3、专用工装开发:
研制大型翻转、起重、吊装、转运及存储设备
创新突破:性能全面跃升
经两年半的联合攻关,改造系统多项指标远超验收标准:
技术维度 | 原系统 | 新系统 | 提升效果 |
导体材料 | 紫铜 | 无氧铜(TU1) | 电导率,机械性能 |
绝缘工艺 | 聚酰亚胺粘带缠绕+二次固化 | 真空环氧浇注 | 可靠性/耐久性/抗水性/抗辐照性 |
壳体材料与工艺 | 全进口瑞士不锈钢 | 国产不锈钢+优化焊接工艺 | 磁导率<1.01(免退火) |
真空密封性 | 6.6×10?? ~ 1×10?? Torr·l/s | 1.52×10??? Torr·l/s | 泄漏率降低1个量级 |
工艺突破说明:
低磁导率壳体通过50余次大类实验 + 200余次小类实验 + 半年工艺摸索实现,在无法高温退火的约束下,完全依靠材料与焊接工艺创新达成目标。
工程意义:支撑大科学装置发展
l 升级后的SSC线圈系统:
l 全面符合加速器行业及国家标准
l 磁体可靠性与质量显著提升
l 为开展高精度重离子物理实验提供核心保障