最近、権威ある国際冷凍ジャーナルである International Journal of Refrigerationが、「PandaX 地下実験の熱管理設計と主要技術の検証」というタイトルの論文を発表しました。この論文は、実験装置の 冷却システムにおいてマイクロ ギア ポンプが果たす重要な役割を説明するためにかなりの時間を費やしており、ポンプ サプライヤーが提供する技術サポートに感謝しています。
謝辞のセクションでは、著者らは 上海超流体工業有限公司の Qiangxing Lin からの技術サポートに特に感謝の意を表します。
宇宙の謎を探求する旅において、 中国金平地下研究所 PandaX (PandaX プロジェクト) は、暗黒物質検出とニュートリノ研究に特化した国家的主要科学プロジェクトであり、基礎物理学における中国の努力の頂点を表しています。 Suofu は、その中核製品であるの卓越した性能に頼って NP シリーズ マイクロ磁気ギア ポンプ、このプロジェクトに成功裏に参加し、実験装置の冷却システムに重要な技術サポートを提供し、それによって科学の最前線でのブレークスルーを支援しました。
PandaX 実験は、世界で最も深い金平地下研究所 (CJPL) で行われる中国の主要な深層地下暗黒物質検出プロジェクトです。高感度の液体キセノン検出器を使用して暗黒物質粒子の信号を捕捉することを目的としています。このプロジェクトは、清華大学や上海交通大学などの一流機関が協力して行うもので、国家主要科学技術インフラとして登録されています。その研究結果は、素粒子物理学と宇宙論にとって画期的な重要性を持っています。
国際標準実験:この実験では、検出器が178±0.1 Kの超低温環境で安定して動作することが求められます。冷却システムの信頼性と精度は、検出データの精度に直接関係します。
技術的課題:液体キセノン精製や極低温温度制御などのプロセスでは、極低温、高い清浄度要件、漏れのない操作などの厳しい条件を克服する必要があります。
PandaX 実験の冷却システム内では、Suofu の NP シリーズ マイクロ磁気ギア ポンプが、 冷媒循環駆動のコア機器として選択されました。その技術的特性は、国家レベルのプロジェクトの高水準の要件に完全に一致します。
図 1: ギアポンプの位置図
漏れのない設計、実験の安全性を確保
磁気カップリングと完全に溶接されたポンプ本体を利用することで、冷却剤（エタノールなど）の漏れのリスクを完全に排除し、地下実験室の機器に対する極めて高い安全性要件を満たします。従来のメカニカルシールポンプに伴う摩耗の問題を回避し、長期にわたるメンテナンスフリーの稼働を保証し、実験中断のリスクを軽減します。
超低温耐性で安定した実験進行を実現
-120°Cから150°Cまでの広い温度範囲で動作することができ（カスタマイズモデル Suofuマイクロ磁気ギアポンプNP1700、NP900 ）、液体キセノン精製プロセスに含まれるも安定して対応します 極低温環境（ -120°C ）に。
厳しい実験要求に応える高精度の流量制御
マイクロチャネル熱交換器には 3 ～ 6 bar の圧力が必要です。 NP シリーズギアポンプは、 この圧力下でも安定した流量を維持します。 ます 。Suofu ギアポンプの流量制御精度は 0.1% に達しサーボモーターの速度調整と組み合わせることで、流量の変動に関する冷却システムの厳しい要件に正確に適合します。 (比較: 一定速度で 0.5 bar の圧力変動がある場合、遠心ポンプの流量変動は約 40% ですが、Suofu マイクロ ギア ポンプの流量変動は 4 bar の圧力変動下ではわずか 5% です。)
高圧出力向上装置の冷却効率
エタノール冷却材は、非常に乱流状態にあるため、不均一なパイプ壁と断面の変化により、熱交換効率が大幅に向上します。同時に、高速乱流は固体微結晶の堆積を阻害する可能性があります。ただし、この設計では流れ抵抗が増加するため、高圧循環ポンプに依存する必要があります。 Suofuギヤポンプは吐出圧力2MPa（ 20Kg ）、吸入圧力0.09MPaで低温でも安定した運転が可能です。ポンプを蒸発器の上流に配置することで、システムに対する流れ抵抗の影響が軽減され、冷却剤と干渉するポンプ本体からの発熱が最小限に抑えられ、極低温環境でも ACR からの効率的な冷凍出力が確保されます。
正確な制御、正確なシステム温度制御を保証
PandaX 検出器と蒸留塔が 178K で安定して動作する場合、冷却電力の需要は高くありません。ただし、温度安定性の要件は厳しく、許容誤差は ±0.1K、さらには ±0.01K です。下図 (図 2 ) の「熱負荷 A」はに直接接続できます 、中央冷却システム。この設計は、ACR を使用した精密な温度制御コールド ヘッドに基づいており、低温冷媒が主冷却源として機能します。ギアポンプは、その特殊なポンプ本体構造により、正確な 流量精度制御を可能にし、システムの正確な温度制御を保証します。
図 2: 集中冷却システムの熱負荷接続
カスタマイズされたサービス、複雑な要件に対応
PandaX 実験のレイアウトによれば、Suofu は サーボと DC ブラシレス モーターの両方のドライブ ソリューションを提供し、限られたスペースや特殊な電源環境に適応しました。
Suofu の NP シリーズマイクロ磁気ギアポンプは、すでに航空宇宙、半導体、医療、農業、冷凍などの分野で広く使用されています。彼らの PandaX プロジェクトへの参加により、彼らの技術的リーダーシップが改めて証明されました。
「私たちは、国家の主要な科学プロジェクトにおけるコンポーネントの信頼性要件が厳格であることを深く認識しています。Suofu は職人の精神で細部まで磨き上げ、中国の基礎科学研究が世界のフロンティアに進出するのを支援しています。」
— Suofu ゼネラルマネージャー、Lin Qiangxing 氏
実験室から広大な宇宙に至るまで、スオフは革新的な技術で国家の科学探査を守っています。将来的には、の分野をさらに深く掘り下げ マイクロポンプ、よりハイエンドの科学研究や産業シナリオ向けの「インテリジェントな中国製」ソリューションを提供していきます。
(注: この記事の技術パラメータは、公開されている論文「PandaX 地下実験の熱管理設計と主要技術の検証」および Suofu の製品テスト データから得ています。)
