Pompa Roda Gigi Magnetik Mikro Mendukung PandaX di Laboratorium Bawah Tanah China Jinping

Baru-baru ini, jurnal pendingin internasional resmi International Journal of Refrigeration menerbitkan makalah berjudul 'Desain manajemen termal dan validasi teknologi utama untuk eksperimen bawah tanah PandaX'. Makalah ini mendedikasikan panjang lebar untuk menyatakan peran penting yang dimainkan oleh pompa roda gigi mikro dalam sistem pendingin pengaturan eksperimental dan mengakui dukungan teknis yang diberikan oleh pemasok pompa.

Di bagian Ucapan Terima Kasih, penulis secara khusus mengucapkan terima kasih atas dukungan teknis dari Qiangxing Lin dari Shanghai Super Fluid Industrial Co., Ltd.

Dalam perjalanan menjelajahi misteri alam semesta, Laboratorium Bawah Tanah China Jinping PandaX (proyek PandaX)​ berdiri sebagai proyek sains besar nasional yang didedikasikan untuk deteksi materi gelap dan penelitian neutrino, yang mewakili puncak upaya Tiongkok dalam fisika fundamental. Mengandalkan kinerja luar biasa dari produk intinya — pompa roda gigi mikro magnetik Seri NP​ — Suofu berhasil berpartisipasi dalam proyek ini, memberikan dukungan teknis utama untuk sistem pendingin peralatan eksperimental, sehingga membantu terobosan di bidang ilmiah.

1. Proyek Ilmiah Nasional Sino: Misi dan Signifikansi PandaX

Eksperimen PandaX adalah proyek pendeteksian materi gelap bawah tanah terkemuka di Tiongkok yang berlokasi di Laboratorium Bawah Tanah Jinping (CJPL) terdalam di dunia. Hal ini bertujuan untuk menangkap sinyal partikel materi gelap menggunakan detektor xenon cair yang sangat sensitif. Proyek ini, yang merupakan kolaborasi antara institusi terkemuka seperti Universitas Tsinghua dan Universitas Shanghai Jiao Tong, terdaftar sebagai Infrastruktur Sains dan Teknologi Utama Nasional. Temuan penelitiannya memiliki arti penting bagi fisika partikel dan kosmologi.

• Eksperimen Standar Internasional:​ Eksperimen ini memerlukan detektor untuk beroperasi secara stabil di lingkungan bersuhu sangat rendah 178±0,1 K. Keandalan dan presisi sistem pendingin berhubungan langsung dengan keakuratan data deteksi.

• Tantangan Teknis:​ Proses seperti pemurnian xenon cair dan kontrol suhu kriogenik harus mengatasi kondisi ketat termasuk suhu yang sangat rendah, persyaratan kebersihan yang tinggi, dan pengoperasian bebas kebocoran.

  

2. Teknologi Suofu: Memfasilitasi Kemajuan Eksperimen PandaX

Dalam sistem pendingin percobaan PandaX, pompa roda gigi mikro magnetik Seri NP Suofu dipilih sebagai peralatan inti untuk penggerak sirkulasi cairan pendingin . Karakteristik teknisnya sangat sesuai dengan persyaratan standar tinggi proyek tingkat nasional:

Gambar 1: Diagram Lokasi Pompa Roda Gigi

1. Desain Bebas Kebocoran, Memastikan Keamanan Eksperimental

   Memanfaatkan kopling magnetik dan badan pompa yang dilas sepenuhnya, pompa ini sepenuhnya menghilangkan risiko kebocoran cairan pendingin (misalnya etanol), sehingga memenuhi persyaratan keselamatan ekstrem untuk peralatan di laboratorium bawah tanah. Hal ini menghindari masalah keausan yang terkait dengan pompa segel mekanis tradisional, memastikan pengoperasian bebas perawatan jangka panjang dan mengurangi risiko gangguan eksperimental.

2. Toleransi Suhu Sangat Rendah, Memastikan Kemajuan Eksperimen yang Stabil

   Mampu beroperasi pada rentang suhu yang luas dari -120°C hingga 150°C (model khusus pompa roda gigi magnetik mikro Suofu NP1700, NP900 ), pompa ini secara stabil menangani lingkungan bersuhu sangat rendah​ ( -120°C ) yang terlibat dalam proses pemurnian xenon cair.

3. Kontrol Aliran Presisi Tinggi, Memenuhi Permintaan Eksperimental yang Ketat

   Penukar panas saluran mikro memerlukan tekanan 3-6 bar. Pompa roda gigi Seri NP mempertahankan aliran stabil bahkan di bawah tekanan ini . Ketepatan kontrol aliran pompa roda gigi Suofu mencapai 0,1%. Dikombinasikan dengan pengaturan kecepatan motor servo, sistem ini sangat sesuai dengan persyaratan ketat sistem pendingin terkait fluktuasi aliran. (Sebagai perbandingan: dengan kecepatan konstan dan fluktuasi tekanan 0,5 bar, fluktuasi aliran pompa sentrifugal sekitar 40%; sedangkan untuk pompa roda gigi mikro Suofu dengan fluktuasi tekanan 4 bar, fluktuasi aliran hanya 5%.)

4. Efisiensi Pendinginan Peralatan Peningkat Keluaran Tekanan Tinggi

   Pendingin etanol, dalam kondisi turbulen tinggi, mengalami peningkatan efisiensi pertukaran panas secara signifikan karena dinding pipa yang tidak rata dan perubahan penampang. Secara bersamaan, turbulensi berkecepatan tinggi dapat menghambat pengendapan mikrokristal padat. Namun, desain ini meningkatkan hambatan aliran, sehingga memerlukan ketergantungan pada pompa sirkulasi bertekanan tinggi. Pompa roda gigi Suofu memberikan tekanan keluaran 2 MPa ( 20 Kg ) dan tekanan hisap 0,09 MPa, beroperasi secara stabil bahkan pada suhu rendah. Dengan menempatkan pompa di bagian hulu evaporator, dampak hambatan aliran pada sistem berkurang, dan timbulnya panas dari badan pompa yang mengganggu cairan pendingin diminimalkan, sehingga memastikan keluaran pendinginan yang efisien dari ACR di lingkungan bersuhu sangat rendah.

5. Kontrol Yang Tepat, Memastikan Pengaturan Suhu Sistem Yang Akurat

   Ketika detektor PandaX dan kolom distilasi beroperasi secara stabil pada 178K, kebutuhan daya pendinginan tidak tinggi. Namun, persyaratan stabilitas suhu sangat ketat, dengan kesalahan yang diperbolehkan sebesar ±0,1K atau bahkan ±0,01K. 'Beban Panas A' pada gambar di bawah ( Gambar 2 ) dapat dihubungkan langsung ke sistem pendingin sentral . Desainnya didasarkan pada cold head yang dikontrol suhu secara presisi menggunakan ACR, di mana cairan pendingin bersuhu rendah berfungsi sebagai sumber pendinginan utama. Pompa roda gigi, karena struktur badan pompanya yang khusus, memungkinkan kontrol akurasi aliran yang presisi , memastikan kontrol suhu sistem yang akurat.

Gambar 2: Sambungan Beban Panas Sistem Pendingin Sentral

6. Layanan yang Disesuaikan, Memenuhi Persyaratan Kompleks

   Menurut tata letak percobaan PandaX, Suofu menyediakan solusi penggerak motor servo dan DC tanpa sikat, beradaptasi dengan ruang terbatas dan lingkungan catu daya khusus.

3. Suofu: Melayani Strategi Nasional dengan Teknologi Mutakhir

Pompa roda gigi mikro magnetik Seri NP Suofu sudah banyak digunakan di bidang kedirgantaraan, semikonduktor, medis, pertanian, pendinginan, dan bidang lainnya. Partisipasi mereka dalam proyek PandaX sekali lagi memvalidasi kepemimpinan teknologi mereka.

'Kami sangat menyadari bahwa persyaratan keandalan komponen dalam proyek ilmiah besar nasional sangat ketat. Suofu menyempurnakan setiap detail dengan semangat pengrajin, membantu penelitian ilmiah dasar Tiongkok maju ke tingkat dunia.'

— Lin Qiangxing, Manajer Umum Suofu

Dari laboratorium hingga kosmos yang luas, Suofu menjaga eksplorasi ilmiah nasional dengan teknologi inovatif. Di masa depan, kami akan terus mempelajari lebih dalam bidang pompa mikro , memberikan solusi 'Buatan Tiongkok yang Cerdas' untuk penelitian ilmiah dan skenario industri yang lebih canggih!

(Catatan: Parameter teknis dalam artikel ini bersumber dari makalah yang tersedia untuk umum 'Desain manajemen termal dan validasi teknologi utama untuk eksperimen bawah tanah PandaX' dan data pengujian produk Suofu.)