Без жидкого гелия
Криорефрижератор охлаждает магнит без гелиевой ванны. При выборе учитывают тепловую нагрузку, время выхода на рабочий режим, вибрации и условия работы компрессора.
BAMA · Магнитные и криогенные комплексы
Комплексные сверхпроводящие системы BAMA
Магнит, криостат, охлаждение, питание и управление — в составе согласованного комплекса для вашей экспериментальной или технологической задачи.
ГК «Криосистемы» помогает определить конфигурацию, согласовать техническое задание, поставку и интеграцию оборудования. Поле, рабочий объём и режим охлаждения выбираются для конкретного проекта.
- Безгелиевое охлаждение
- Реконденсация гелия
- Низко- и высокотемпературные сверхпроводники
- Комплектация по ТЗ
Охлаждение под режим работы
Схема охлаждения определяет конструкцию криостата, подключение к инфраструктуре и порядок эксплуатации. Температуру магнита и температуру исследуемого образца рассматривают отдельно.
С реконденсацией гелия
Катушка охлаждается жидким гелием, а криорефрижератор повторно конденсирует его пары. Холодопроизводительность сопоставляют с теплопритоками, чтобы уменьшить расход гелия при стационарной работе.
ВТС-катушки при 20 К
Высокотемпературный сверхпроводник позволяет использовать иной температурный режим. Для представленного магнита FFAG применена лента YBCO с кондуктивным охлаждением до 20 К.
Конфигурации оборудования
Примеры комплексных систем BAMA
Сравните назначения и определяющие параметры. Центральное поле, максимальное поле катушки и поле в рабочем объёме могут различаться; при подборе их задают отдельно.
| Конфигурация | Определяющий параметр | Задача |
|---|---|---|
| Безгелиевая система с магнитом 5 Тл | 5 Тл; образец 10–60 К | Исследование электромагнитных свойств образцов |
| Катушка 9 Тл с холодным отверстием 70 мм | 9 Тл; холодное отверстие 70 мм | Интеграция катушки в криогенный комплекс |
| Магнитная система с реконденсацией гелия | 7 Тл; тёплое отверстие 310 мм | Работа с жидким гелием и повторной конденсацией |
| Магнит для моделирования микрогравитации | 2,1 Тл в центре; 2 × BMC418 | Эксперименты с магнитной компенсацией гравитации |
| Сверхпроводящий магнит для гиротрона | 6 Тл в центре; 9 Тл максимум | Создание поля для гиротрона |
| Высокотемпературный сверхпроводящий магнит FFAG | YBCO; 20 К | Дефокусировка пучка в ускорителе FFAG |
01
Безгелиевая система с магнитом 5 Тл
Комплекс для исследования образцов в магнитном поле с регулированием температуры и угла установки. Магнит и измерительная платформа образуют единую экспериментальную систему; режимы магнита и образца задаются отдельно.
- Поле в центре
- 5 Тл
- Внутренний диаметр
- 150 мм
- Температура образца
- 10–60 К
- Максимальный ток платформы
- 600 А
Все технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Сверхпроводящий магнит 5 Тл | |
| Внутренний диаметр магнита | 150 мм |
| Наружный диаметр магнита | 400 мм |
| Высота магнитного полюса | 580 мм |
| Центральное магнитное поле | 5 Тл |
| Неоднородность центрального поля | ±1% (30 мм DSV) |
| Масса магнита | 500 кг |
| Платформа исследования электромагнитных характеристик | |
| Длина образца | 60+ мм |
| Максимальный ток | 600 А |
| Угол установки образца | 0–90° |
| Температура образца | 10–60 К |
02
Катушка 9 Тл с холодным отверстием 70 мм
Компактный магнитный узел для интеграции в криогенную установку. Номинальное холодное отверстие 70 мм и внутренний диаметр самой катушки 78,6 мм относятся к разным элементам конструкции. При проектировании учитывают полезный проход после установки держателя образца.
- Максимальное поле
- 9 Тл
- Холодное отверстие
- 70 мм
- Рабочий ток
- 83,1 А
- Масса катушки
- 28,1 кг
Все технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Внутренний диаметр катушки | Ø78,6 мм |
| Наружный диаметр магнита | Ø117,9 мм |
| Высота катушки | 202 мм |
| Максимальное магнитное поле | 9 Тл |
| Неоднородность центрального поля | ±0,08% (Ø10 мм DSV) ±0,05% (Ø8 мм DSV) |
| Время набора поля | 30 мин |
| Рабочий ток | 83,1 А |
| Масса катушки | 28,1 кг |
03
Магнитная система с реконденсацией гелия
Криорефрижератор температурного уровня 4 К повторно конденсирует пары гелия. Такая схема уменьшает расход гелия при стационарной работе. Режим реконденсации зависит от теплопритоков, холодопроизводительности и условий эксплуатации.
- Максимальное поле
- 7 Тл
- Тёплое отверстие
- 310 мм
- Рабочий ток
- 150 А
- Теплоноситель
- Жидкий гелий
Все технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Главная катушка | |
| Внутренний диаметр | 440 мм |
| Толщина | 12 мм |
| Наружный диаметр | 464 мм |
| Длина | 1679,08 мм |
| Количество | 1 шт. |
| Экранирующие катушки | |
| Внутренний диаметр | 1021,1 мм |
| Толщина | 78,76 мм |
| Наружный диаметр | 1178,6 мм |
| Длина | 63,97 мм |
| Количество | 2 шт. |
| Параметры системы | |
| Рабочий ток | 150 А |
| Максимальное магнитное поле | 7 Тл |
| Диаметр тёплого отверстия | 310 мм |
| Охлаждение | Погружение в жидкий гелий |
| Рабочий режим | Замкнутый цикл с реконденсацией |
| Масса | 7500 кг |
04
Магнит для моделирования микрогравитации
Система для экспериментов с магнитной компенсацией гравитационной силы. При подборе важны распределение поля и его градиента, свойства образца и положение рабочей зоны. Для приведённого исполнения используется кондуктивное охлаждение двумя головками BMC418.
- Поле в центре
- 2,1 Тл
- Диаметр рабочей зоны
- 382 мм
- Рабочий ток
- 90 А
- Головки BMC418
- 2 шт.
Все технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Центральное магнитное поле | 2,1 Тл |
| Диаметр температурно-контролируемой зоны | 382 мм |
| Габариты криостата | Ø1240 × 1430 мм |
| Рабочий ток | 90 А |
| Охлаждение | Кондуктивное |
| Холодильные головки | BMC418, 2 шт. |
05
Сверхпроводящий магнит для гиротрона
Магнитный комплекс для формирования поля в рабочей области гиротрона. При согласовании проверяют не только центральное и максимальное поле, но и профиль поля вдоль оси, компоновку электронно-оптического узла и условия охлаждения.
- Поле в центре
- 6 Тл
- Максимальное поле
- 9 Тл
- Рабочий ток
- 89 А
- Головка BMC418
- 1 шт.
Все технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Центральное магнитное поле | 6 Тл |
| Рабочий ток | 89 А |
| Максимальное магнитное поле | 9 Тл |
| Способ охлаждения | Кондуктивное охлаждение |
| Охлаждающая головка | BMC418, 1 шт |
06
Высокотемпературный сверхпроводящий магнит FFAG
Дефокусирующий магнит для ускорителя с фиксированным полем и переменным градиентом. В конструкции применена высокотемпературная сверхпроводящая лента YBCO; катушки охлаждаются кондуктивно до 20 К. Геометрия и распределение поля определяются оптикой ускорителя.
- Материал
- YBCO
- Ширина ленты
- 12 мм
- Длина ленты
- ≈4,5 км
- Температура
- 20 К
Все технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Сверхпроводящий материал | Лента YBCO |
| Ширина ленты | 12 мм |
| Длина ленты | Около 4,5 км |
| Характерный размер группы катушек | Около 1,1 м |
| Количество катушек | 6 |
| Температура охлаждения | 20 К |
| Способ охлаждения | Кондуктивное |
Что входит в комплексное решение
Состав поставки согласуют по задаче. Магнитный узел, охлаждение и управление должны обеспечивать совместный рабочий режим; измерительная платформа и программные функции выбираются под эксперимент.
Магнит и рабочая зона
Катушки, конструктивные опоры и необходимые элементы формирования поля. Задаются индукция, однородность или градиент, размеры зоны и доступ к образцу.
Криостат и охлаждение
Вакуумная теплоизоляция, тепловые экраны, криорефрижератор, компрессор либо гелиевая система. Проверяются теплопритоки и подключения к инфраструктуре.
Питание и защита
Источник питания, токоподводы, контроль параметров и согласованные защитные функции. Прорабатываются ввод тока, изменение поля и отвод запасённой энергии при аварийном переходе.
Измерение и управление
Контроль температуры, вакуума и состояния системы, регистрация параметров, интерфейсы и программные функции мониторинга в согласованном объёме.
Работа с образцом
Держатели, вводы, поворотные узлы и температурное регулирование. Размеры образца и рабочие режимы проверяют совместно с полезным объёмом магнита.
Документы и интеграция
Согласованные чертежи, состав поставки, программа испытаний и эксплуатационная документация. Монтаж, пусконаладка и обучение включаются по условиям проекта.
Исходные данные для проектирования
Значение поля в теслах — только одна часть технического задания. Для выбора системы нужны параметры рабочей зоны, образца, динамики поля и доступной инфраструктуры.
Поле и эксперимент
- Назначение системы, тип эксперимента или технологического процесса.
- Центральное поле и требуемое поле в рабочем объёме; допустимая неоднородность, стабильность и градиент.
- Диаметр и длина рабочей зоны, ориентация поля, холодное или тёплое отверстие, оптический и механический доступ.
- Размеры, материал и температура образца; ток через образец, угол поворота, требования к измерениям.
- Скорость изменения поля, длительность эксперимента и необходимость длительного поддержания поля.
Охлаждение и площадка
- Допустимость использования жидкого гелия, требования к расходу и обслуживанию криогенной части.
- Электропитание, охлаждающая вода или воздух, размещение компрессора и допустимый уровень вибраций.
- Габаритные ограничения, масса, нагрузка на основание, маршрут доставки и доступ для обслуживания.
- Ограничения по рассеянному магнитному полю и размещению чувствительного оборудования.
- Требования к защитам, интерфейсам, документации, приёмочным испытаниям, срокам и объёму запуска.
Задачи для сверхпроводящих комплексов
Материаловедение и исследования
Измерение характеристик образцов при низких температурах, исследование магнитных и транспортных свойств, работа с управляемой ориентацией образца.
Ускорительная и СВЧ-техника
Магниты для гиротронов, транспортировки и формирования пучков, специальные магнитные узлы ускорителей и испытательных стендов.
Специальные эксперименты
Установки с заданным распределением поля, моделирование эффективной гравитации и другие задачи, требующие совместного расчёта магнита и экспериментальной зоны.
Вопросы о конфигурации системы
Можно ли подобрать систему только по полю?
Для проектирования дополнительно нужны рабочий объём, неоднородность или градиент, стабильность поля, температура и размеры образца. Две системы с одинаковым максимальным полем могут решать разные задачи.
Что означает DSV в характеристиках?
Это диаметр сферического контрольного объёма, в котором оценивают неоднородность поля. Например, ±0,08 % при DSV 10 мм и ±1 % при DSV 30 мм относятся к разным объёмам и не сравниваются напрямую.
Безгелиевый магнит требует криогенного охлаждения?
Да. Отсутствие жидкого гелия не означает работу катушки при комнатной температуре. Магнит охлаждается криорефрижератором; температуру и необходимую холодопроизводительность определяют для выбранного сверхпроводника и тепловой нагрузки.
Реконденсация полностью исключает расход гелия?
Она возвращает пары гелия в жидкую фазу и уменьшает расход при стационарной работе. Фактический режим зависит от теплопритоков, мощности охлаждения, операций с системой и условий эксплуатации.
Можно ли включить существующие приборы в комплекс?
Совместимость оценивают по габаритам, подключениям, температурным режимам, интерфейсам и воздействию магнитного поля. Для рассмотрения передайте схему установки, перечень оборудования и требования к обмену данными.
Как согласуются испытания и комплект поставки?
Конфигурацию, характеристики рабочей зоны, программу испытаний, документы, монтаж и обучение фиксируют в техническом задании и коммерческом предложении. Объём поставки определяется конкретным проектом.
Оборудование и сопровождение проекта
- Магнитные системы BAMAОбзор магнитных направлений и решений производителя.
- Сверхпроводящие магнитыМагнитные узлы для исследовательских и технологических задач.
- Комплектующие BAMAКомпоненты для согласования состава магнитной системы.
- Проектирование системРазработка оборудования под условия процесса и инфраструктуру.
- Оплата и доставкаСогласование КП, договора, оплаты по счёту и условий поставки.
- Контакты инженеровОбсуждение исходных данных и технического задания.
От технического задания до запуска
ГК «Криосистемы» сопровождает подбор и поставку комплексного решения. Объём проектирования, испытаний, монтажа и сервиса согласуется для конкретной установки.
- Требования и конфигурация
Обсуждаем эксперимент, поле, рабочую зону и инфраструктуру. Согласуем состав системы и техническое задание.
- Проектирование и испытания
Согласуем предложение, конструкторскую документацию и условия изготовления. Определяем параметры и процедуру заводской приёмки.
- Поставка и интеграция
Согласуем доставку, монтаж, пусконаладку и обучение персонала. Определяем порядок эксплуатации и сервисного сопровождения.
Обсудить сверхпроводящую систему
Пришлите техническое задание или опишите задачу: магнитное поле, размер рабочей зоны, температуру образца и режим эксперимента. Приложите схему установки и ограничения площадки — подготовим предложение по конфигурации и составу поставки.
Актуальные предложения и ключевые направления
