Mikromagnetické zubové čerpadlá podporujú PandaX v podzemnom laboratóriu China Jinping

Nedávno autoritatívny medzinárodný časopis o chladení International Journal of Refrigeration publikoval článok s názvom „Návrh tepelného manažmentu a overenie kľúčovej technológie pre podzemný experiment PandaX“. Tento dokument venuje značnú časť popisu kľúčovej úlohy, ktorú zohrávajú mikro zubové čerpadlá v chladiacom systéme experimentálneho nastavenia , a uznáva technickú podporu poskytovanú dodávateľom čerpadla.

V sekcii Poďakovanie autori konkrétne vyjadrujú poďakovanie za technickú podporu od Qiangxing Lin zo Shanghai Super Fluid Industrial Co., Ltd.

Na ceste k skúmaniu tajomstiev vesmíru stojí China Jinping Underground Laboratory PandaX (projekt PandaX) ako národný veľký vedecký projekt venovaný detekcii temnej hmoty a výskumu neutrín, ktorý predstavuje vrchol úsilia Číny v oblasti základnej fyziky. Spoliehajúc sa na výnimočný výkon svojho kľúčového produktu – mikromagnetické zubové čerpadlá série NP – spoločnosť Suofu sa úspešne zúčastnila tohto projektu a poskytla kľúčovú technickú podporu pre chladiaci systém experimentálneho zariadenia, čím pomohla prelomom na vedeckej hranici.

1. Čínsky národný vedecký projekt: Poslanie a význam PandaX

Experiment PandaX je popredný čínsky projekt detekcie tmavej hmoty v hlbokom podzemí, ktorý sa nachádza v najhlbšom podzemnom laboratóriu Jinping (CJPL) na svete. Jeho cieľom je zachytiť signály častíc tmavej hmoty pomocou vysoko citlivých detektorov kvapalného xenónu. Tento projekt, spolupráca medzi špičkovými inštitúciami ako Tsinghua University a Shanghai Jiao Tong University, je uvedený ako národná významná vedecká a technologická infraštruktúra. Jeho výskumné zistenia majú míľnikový význam pre fyziku častíc a kozmológiu.

• Medzinárodný štandardný experiment: Experiment vyžaduje, aby detektor pracoval stabilne v prostredí s ultranízkou teplotou 178±0,1 K. Spoľahlivosť a presnosť chladiaceho systému priamo súvisí s presnosťou detekčných údajov.

• Technické výzvy: Procesy, ako je čistenie kvapalného xenónu a kontrola kryogénnej teploty, musia prekonať prísne podmienky vrátane extrémne nízkych teplôt, vysokých požiadaviek na čistotu a prevádzky bez úniku.

  

2. Technológia Suofu: Uľahčenie pokroku experimentu PandaX

V rámci chladiaceho systému experimentu PandaX boli mikromagnetické zubové čerpadlá Suofu série NP vybrané ako základné vybavenie pre pohon cirkulácie chladiacej kvapaliny . Ich technické vlastnosti dokonale zodpovedajú vysokým štandardom projektu na národnej úrovni:

Obrázok 1: Schéma umiestnenia zubového čerpadla

1. Dizajn bez úniku, zaisťujúci experimentálnu bezpečnosť

   Využitím magnetickej spojky a plne zváraného telesa čerpadla úplne eliminuje riziko úniku chladiacej kvapaliny (napr. etanolu), čím spĺňa extrémne bezpečnostné požiadavky na zariadenia v podzemnom laboratóriu. Zabraňuje problémom s opotrebovaním spojeným s tradičnými čerpadlami s mechanickou upchávkou, zabezpečuje dlhodobú bezúdržbovú prevádzku a znižuje riziko prerušenia experimentu.

2. Tolerancia ultranízkej teploty, ktorá zabezpečuje stabilný priebeh experimentu

   Je schopný pracovať v širokom rozsahu teplôt od -120 °C do 150 °C (prispôsobené modely Suofu mikromagnetické zubové čerpadlá NP1700, NP900 ), stabilne zvláda extrémne nízke teploty ( -120 °C ), ktoré sa podieľajú na procese čistenia kvapalného xenónu.

3. Vysoko presné riadenie prietoku, spĺňajúce prísne experimentálne požiadavky

   Mikrokanálové výmenníky tepla vyžadujú tlak 3-6 barov. Zubové čerpadlá radu NP udržujú stabilný prietok aj pri tomto tlaku . Presnosť riadenia prietoku zubových čerpadiel Suofu dosahuje 0,1 %. V kombinácii s reguláciou otáčok servomotora presne zodpovedá prísnym požiadavkám chladiaceho systému na kolísanie prietoku. (Pre porovnanie: pri konštantných otáčkach a kolísaní tlaku 0,5 baru je kolísanie prietoku odstredivého čerpadla okolo 40%; zatiaľ čo pre mikro zubové čerpadlo Suofu pri kolísaní tlaku 4 bary je kolísanie prietoku iba 5%.)

4. Vysokotlakové výstupné zariadenie zvyšuje účinnosť chladenia

   Etanolové chladivo vo vysoko turbulentnom stave výrazne zlepšuje účinnosť výmeny tepla v dôsledku nerovných stien potrubia a zmien prierezu. Súčasne môže vysokorýchlostná turbulencia inhibovať usadzovanie pevných mikrokryštálov. Táto konštrukcia však zvyšuje prietokový odpor, čo si vyžaduje spoliehanie sa na vysokotlakové obehové čerpadlo. Zubové čerpadlá Suofu poskytujú výstupný tlak 2 MPa ( 20 Kg ) a sací tlak 0,09 MPa, pracujú stabilne aj pri nízkych teplotách. Umiestnením čerpadla pred výparník sa zníži vplyv prietokového odporu na systém a minimalizuje sa tvorba tepla z telesa čerpadla zasahujúceho do chladiacej kvapaliny, čím sa zabezpečí efektívny chladiaci výkon z ACR v prostredí s extrémne nízkou teplotou.

5. Presné ovládanie, zabezpečenie presnej regulácie teploty systému

   Keď detektor PandaX a destilačná kolóna pracujú stabilne pri 178 K, potreba chladiaceho výkonu nie je vysoká. Požiadavky na teplotnú stabilitu sú však prísne, s prípustnými chybami ±0,1K alebo dokonca ±0,01K. 'Heat Load A' na obrázku nižšie ( Obrázok 2 ) môže byť priamo pripojené k centrálnemu chladiacemu systému . Konštrukcia je založená na presnej chladiacej hlave s riadenou teplotou pomocou ACR, kde chladiaca kvapalina s nízkou teplotou slúži ako primárny zdroj chladenia. Zubové čerpadlo vďaka svojej špeciálnej konštrukcii telesa čerpadla umožňuje presné riadenie presnosti prietoku a zaisťuje presnú reguláciu teploty systému.

Obrázok 2: Pripojenie tepelného zaťaženia centrálneho chladiaceho systému

6. Prispôsobené služby, spĺňajúce komplexné požiadavky

   Podľa usporiadania experimentu PandaX spoločnosť Suofu poskytla riešenia servopohonu aj jednosmerného bezkomutátorového motora, ktoré sa prispôsobili stiesneným priestorom a špeciálnym prostrediam napájania.

3. Suofu: Poskytovanie národnej stratégie špičkovou technológiou

Mikromagnetické zubové čerpadlá Suofu série NP sú už široko používané v letectve, polovodičoch, medicíne, poľnohospodárstve, chladení a iných oblastiach. Ich účasť na projekte PandaX opäť potvrdzuje ich technologické vedúce postavenie.

'Sme si hlboko vedomí toho, že požiadavky na spoľahlivosť komponentov v národných veľkých vedeckých projektoch sú prísne. Suofu leští každý detail s remeselníckym duchom, čím pomáha čínskemu základnému vedeckému výskumu postúpiť na svetovú hranicu.'

— Lin Qiangxing, generálny riaditeľ Suofu

Od laboratória až po obrovský vesmír, Suofu chráni národný vedecký výskum pomocou inovatívnej technológie. V budúcnosti sa budeme aj naďalej hlbšie ponoriť do oblasti mikropúmp a poskytovať riešenia „inteligentne vyrobené v Číne“ pre špičkový vedecký výskum a priemyselné scenáre!

(Poznámka: Technické parametre v tomto článku pochádzajú z verejne dostupného dokumentu „Návrh tepelného manažmentu a overenie kľúčovej technológie pre podzemný experiment PandaX“ a testovacích údajov produktu Suofu.)