Mikromagnetiska kugghjulspumpar stödjer PandaX vid China Jinping Underground Laboratory

Nyligen publicerade den auktoritativa internationella kyltidskriften International Journal of Refrigeration en artikel med titeln 'Thermal management design and key technology validation for PandaX underground experiment'. Tidningen ägnar betydande längd åt att ange den avgörande roll som mikrokugghjulspumpar spelar i experimentuppställningens kylsystem och erkänner den tekniska support som tillhandahålls av pumpleverantören.

I avsnittet Acknowledgements uttrycker författarna särskilt tack för det tekniska stödet från Qiangxing Lin från Shanghai Super Fluid Industrial Co., Ltd.

På resan för att utforska universums mysterier står China Jinping Underground Laboratory PandaX (PandaX-projektet) som ett nationellt stort vetenskapsprojekt dedikerat till upptäckt av mörk materia och neutrinoforskning, som representerar toppen av Kinas ansträngningar inom grundläggande fysik. Suofu förlitade sig på den exceptionella prestandan hos sin kärnprodukt - NP-seriens mikromagnetiska kugghjulspumpar - Suofu deltog framgångsrikt i detta projekt och gav nyckeltekniskt stöd för kylsystemet för experimentapparaten, och bidrog därmed till genombrott vid den vetenskapliga gränsen.

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

PandaX-experimentet är ett ledande kinesiskt projekt för upptäckt av mörk materia djupt under jord som ligger vid världens djupaste Jinping Underground Laboratory (CJPL). Det syftar till att fånga signaler från mörk materia partiklar med hjälp av mycket känsliga flytande xenon-detektorer. Detta projekt, ett samarbete mellan toppinstitutioner som Tsinghua University och Shanghai Jiao Tong University, är listad som en nationell viktig infrastruktur för vetenskap och teknik. Dess forskningsrön har en milstolpe betydelse för partikelfysik och kosmologi.

• Internationellt standardexperiment: Experimentet kräver att detektorn fungerar stabilt i en miljö med ultralåg temperatur på 178±0,1 K. Kylsystemets tillförlitlighet och precision är direkt relaterade till detekteringsdatans noggrannhet.

• Tekniska utmaningar: Processer som flytande xenonrening och kryogen temperaturkontroll måste övervinna stränga förhållanden inklusive extremt låga temperaturer, höga krav på renhet och läckagefri drift.

  

2. Suofu Technology: Underlätta framstegen för PandaX-experimentet

Inom kylsystemet för PandaX-experimentet valdes Suofus mikromagnetiska kugghjulspumpar i NP-serien som kärnutrustning för drivning av kylvätskecirkulation . Deras tekniska egenskaper matchar perfekt de höga standardkraven för ett projekt på nationell nivå:

Figur 1: Kugghjulspumpens placeringsdiagram

1. Läckagefri design, säkerställer experimentell säkerhet

   Genom att använda en magnetisk koppling och helsvetsad pumpkropp eliminerar den helt risken för kylvätskeläckage (t.ex. etanol), vilket uppfyller de extrema säkerhetskraven för utrustning i ett underjordiskt laboratorium. Den undviker slitageproblem som är förknippade med traditionella mekaniska tätningspumpar, säkerställer långsiktig underhållsfri drift och minskar risken för experimentella avbrott.

2. Ultralåg temperaturtolerans, säkerställer stabil experimentförlopp

   Kan arbeta över ett brett temperaturområde från -120°C till 150°C (skräddarsydda modeller av Suofu mikromagnetiska kugghjulspumpar NP1700, NP900 ) och hanterar stabilt den extremt låga temperaturmiljön ( -120°C ) som är involverad i reningsprocessen för flytande xenon.

3. Högprecisionsflödeskontroll som uppfyller stränga experimentella krav

   Mikrokanalvärmeväxlare kräver ett tryck på 3-6 bar. NP-seriens kugghjulspumpar bibehåller ett stabilt flöde även under detta tryck . Flödeskontrollprecisionen för Suofu kugghjulspumpar når 0,1 %. I kombination med servomotorns varvtalsreglering matchar den exakt kylsystemets stränga krav på flödesfluktuationer. (Som jämförelse: med konstant hastighet och en tryckvariation på 0,5 bar är flödesfluktuationen för en centrifugalpump cirka 40 %, medan för en Suofu mikrokugghjulspump under en 4 bars tryckfluktuation är flödesfluktuationen endast 5 %).

4. Kylningseffektivitet för högtrycksuteffekt

   Etanolkylvätskan, i ett mycket turbulent tillstånd, upplever avsevärt förbättrad värmeväxlingseffektivitet på grund av ojämna rörväggar och tvärsnittsförändringar. Samtidigt kan höghastighetsturbulens hämma avsättningen av fasta mikrokristaller. Denna design ökar dock flödesmotståndet, vilket gör det nödvändigt att lita på en högtryckscirkulationspump. Suofu kugghjulspumpar ger 2 MPa ( 20 Kg ) utgående tryck och 0,09 MPa sugtryck, fungerar stabilt även vid låga temperaturer. Genom att placera pumpen uppströms om förångaren reduceras påverkan av flödesmotståndet på systemet, och värmegenerering från pumpkroppen som stör kylvätskan minimeras, vilket säkerställer effektiv kyleffekt från ACR i extrema lågtemperaturmiljöer.

5. Exakt kontroll, säkerställer exakt systemtemperaturreglering

   När PandaX-detektorn och destillationskolonnen arbetar stadigt vid 178K, är kyleffektbehovet inte högt. Temperaturstabilitetskraven är dock strikta, med tillåtna fel på ±0,1K eller till och med ±0,01K. 'Heat Load A' i figuren nedan ( Figur 2 ) kan anslutas direkt till det centrala kylsystemet . Designen är baserad på ett precisionstemperaturstyrt kallhuvud med hjälp av ACR, där lågtemperaturkylvätskan fungerar som den primära kylkällan. Kugghjulspumpen, på grund av sin speciella pumpkroppsstruktur, möjliggör exakt kontroll av flödesnoggrannheten , vilket säkerställer systemets exakta temperaturkontroll.

Figur 2: Centralkylsystem Värmebelastningsanslutning

6. Anpassad service, uppfyller komplexa krav

   Enligt PandaX-experimentets layout tillhandahöll Suofu både servo- och DC-borstlösa motordrivningslösningar, anpassade till trånga utrymmen och speciella strömförsörjningsmiljöer.

3. Suofu: Att tjäna nationell strategi med banbrytande teknologi

Suofus mikromagnetiska kugghjulspumpar i NP-serien används redan i stor utsträckning inom flyg, halvledare, medicin, jordbruk, kylning och andra områden. Deras deltagande i PandaX-projektet bekräftar återigen deras tekniska ledarskap.

'Vi är djupt medvetna om att tillförlitlighetskraven för komponenter i nationella stora vetenskapliga projekt är rigorösa. Suofu polerar varje detalj med en hantverkares anda och hjälper Kinas grundläggande vetenskapliga forskning att avancera till världsgränsen.'

— Lin Qiangxing, General Manager för Suofu

Från laboratoriet till det stora kosmos skyddar Suofu nationell vetenskaplig utforskning med innovativ teknik. I framtiden kommer vi att fortsätta att fördjupa oss i området för mikropumpar och tillhandahålla 'Intelligent Made in China'-lösningar för mer avancerad vetenskaplig forskning och industriella scenarier!

(Obs: Tekniska parametrar i den här artikeln är hämtade från det allmänt tillgängliga dokumentet 'Thermal management design and key technology validation for PandaX underground experiment' och Suofus produkttestdata.)