Mikromagnetiske girpumper støtter PandaX ved China Jinping Underground Laboratory

Nylig publiserte det autoritative internasjonale kjøletidsskriftet International Journal of Refrigeration en artikkel med tittelen 'Thermal management design and key technology validation for PandaX underground experiment'. Artikkelen dedikerer betydelig lengde til å angi den avgjørende rollen som mikrogirpumper spiller i eksperimentelle oppsetts kjølesystem og anerkjenner den tekniske støtten levert av pumpeleverandøren.

I Acknowledgements-delen uttrykker forfatterne spesifikt takk for teknisk støtte fra Qiangxing Lin fra Shanghai Super Fluid Industrial Co., Ltd.

På reisen for å utforske universets mysterier, står China Jinping Underground Laboratory PandaX (PandaX-prosjektet) som et nasjonalt stort vitenskapsprosjekt dedikert til deteksjon av mørk materie og nøytrinoforskning, og representerer toppen av Kinas innsats innen grunnleggende fysikk. Ved å stole på den eksepsjonelle ytelsen til kjerneproduktet – NP-seriens mikromagnetiske girpumper – deltok Suofu med suksess i dette prosjektet, og ga nøkkelteknisk støtte for kjølesystemet til det eksperimentelle apparatet, og bidro dermed til gjennombrudd ved den vitenskapelige grensen.

1. Sino National Scientific Project: The Mission and Significance of PandaX

PandaX-eksperimentet er et ledende kinesisk, dypt-underjordisk mørk materie-deteksjonsprosjekt lokalisert ved verdens dypeste Jinping Underground Laboratory (CJPL). Den tar sikte på å fange opp signaler fra mørk materie partikler ved hjelp av svært følsomme flytende xenon-detektorer. Dette prosjektet, et samarbeid mellom toppinstitusjoner som Tsinghua University og Shanghai Jiao Tong University, er oppført som en nasjonal hovedvitenskapelig og teknologisk infrastruktur. Forskningsfunnene har milepælsbetydning for partikkelfysikk og kosmologi.

• Internasjonalt standardeksperiment: Eksperimentet krever at detektoren fungerer stabilt i et miljø med ultralav temperatur på 178±0,1 K. Påliteligheten og presisjonen til kjølesystemet er direkte relatert til nøyaktigheten til deteksjonsdataene.

• Tekniske utfordringer:​ Prosesser som flytende xenonrensing og kryogen temperaturkontroll må overvinne strenge forhold, inkludert ekstremt lave temperaturer, høye krav til renslighet og lekkasjefri drift.

  

2. Suofu-teknologi: Tilrettelegging for fremdriften av PandaX-eksperimentet

Innenfor kjølesystemet til PandaX-eksperimentet ble Suofus mikromagnetiske tannhjulspumper i NP-serien valgt som kjerneutstyr for kjølevæskesirkulasjonsdrift . Deres tekniske egenskaper samsvarer perfekt med høystandardkravene til et prosjekt på nasjonalt nivå:

Figur 1: Plasseringsdiagram for girpumpe

1. Lekkasjefri design, som sikrer eksperimentell sikkerhet

   Ved å bruke en magnetisk kobling og helsveiset pumpehus, eliminerer den fullstendig risikoen for kjølevæskelekkasje (f.eks. etanol), og oppfyller de ekstreme sikkerhetskravene for utstyr i et underjordisk laboratorium. Den unngår slitasjeproblemene forbundet med tradisjonelle mekaniske tetningspumper, sikrer langsiktig vedlikeholdsfri drift og reduserer risikoen for eksperimentelle avbrudd.

2. Ultra-lav temperaturtoleranse, som sikrer stabil eksperimentprogresjon

   Den er i stand til å operere over et bredt temperaturområde fra -120°C til 150°C (tilpassede modeller Suofu mikromagnetiske girpumper NP1700, NP900 ), og håndterer det ekstremt lave temperaturmiljøet ( -120°C ) som er involvert i renseprosessen for flytende xenon.

3. Høypresisjon flytkontroll, oppfyller strenge eksperimentelle krav

   Mikrokanalvarmevekslere krever 3-6 bar trykk. NP - serien girpumper opprettholder stabil flyt selv under dette trykket . Strømningskontrollpresisjonen til Suofu girpumper når 0,1 %. Kombinert med servomotorens hastighetsregulering matcher den nøyaktig kjølesystemets strenge krav til flytsvingninger. (Til sammenligning: med konstant hastighet og 0,5 bar trykksvingning er strømningssvingningen til en sentrifugalpumpe rundt 40 %; mens for en Suofu mikrogirpumpe under 4 bars trykksvingning er strømningssvingningen bare 5 %).

4. Høytrykksutgangsforbedrende utstyrs kjøleeffektivitet

   Etanolkjølevæsken, i en svært turbulent tilstand, opplever betydelig forbedret varmevekslingseffektivitet på grunn av ujevne rørvegger og tverrsnittsendringer. Samtidig kan høyhastighetsturbulens hemme avsetningen av faste mikrokrystaller. Imidlertid øker denne utformingen strømningsmotstanden, noe som gjør det nødvendig å stole på en høytrykkssirkulasjonspumpe. Suofu girpumper gir 2 MPa ( 20 Kg ) utgangstrykk og 0,09 MPa sugetrykk, og fungerer stabilt selv ved lave temperaturer. Ved å plassere pumpen oppstrøms for fordamperen reduseres innvirkningen av strømningsmotstand på systemet, og varmegenerering fra pumpekroppen som forstyrrer kjølevæsken minimeres, noe som sikrer effektiv kjøleeffekt fra ACR i ekstreme lavtemperaturmiljøer.

5. Nøyaktig kontroll, som sikrer nøyaktig systemtemperaturregulering

   Når PandaX-detektoren og destillasjonskolonnen opererer jevnt ved 178K, er kjøleeffektbehovet ikke høyt. Imidlertid er krav til temperaturstabilitet strenge, med tillatte feil på ±0,1K eller til og med ±0,01K. 'Heat Load A' i figuren nedenfor ( Figur 2 ) kan kobles direkte til det sentrale kjølesystemet . Designet er basert på et presisjonstemperaturkontrollert kaldhode ved bruk av ACR, hvor lavtemperaturkjølevæsken fungerer som den primære kjølekilden. Tannhjulspumpen, på grunn av dens spesielle pumpekroppsstruktur, muliggjør presis strømningsnøyaktighetskontroll , og sikrer systemets nøyaktige temperaturkontroll.

Figur 2: Sentralkjølesystem varmebelastningstilkobling

6. Tilpasset service, oppfyller komplekse krav

   I henhold til PandaX-eksperimentets layout ga Suofu både servo- og DC børsteløse motordrivløsninger, tilpasset trange rom og spesielle strømforsyningsmiljøer.

3. Suofu: Tjener nasjonal strategi med banebrytende teknologi

Suofus NP-serie mikromagnetiske girpumper er allerede mye brukt innen romfart, halvledere, medisinsk, landbruk, kjøling og andre felt. Deres deltakelse i PandaX-prosjektet bekrefter nok en gang deres teknologiske lederskap.

'Vi er dypt klar over at pålitelighetskravene for komponenter i nasjonale store vitenskapelige prosjekter er strenge. Suofu polerer hver detalj med en håndverkerånd, og hjelper Kinas grunnleggende vitenskapelige forskning til å nå verdensgrensen.'

— Lin Qiangxing, daglig leder for Suofu

Fra laboratoriet til det enorme kosmos, Suofu ivaretar nasjonal vitenskapelig utforskning med innovativ teknologi. I fremtiden vil vi fortsette å dykke dypere inn i feltet mikropumper , og tilby 'Intelligent Made in China'-løsninger for mer avansert vitenskapelig forskning og industrielle scenarier!

(Merk: Tekniske parametere i denne artikkelen er hentet fra den offentlig tilgjengelige artikkelen 'Termisk styringsdesign og nøkkelteknologivalidering for PandaX underjordisk eksperiment' og Suofus produkttestdata.)