7.4.2 Тонкости эксплуатации рефрижератора растворения

Рефрижератор растворения является довольно сложным устройством, в котором многочисленные детали соединены сваркой, пайкой твердым и мягким припоями или даже склеены. Чтобы не было затем проблем, необходимо тщательно проверять течи при температурах комнатной, жидкого азота, и, возможно, жидкого гелия в каждом опыте. Определение местонахождения течи может потребовать довольно много времени, а рефрижератор, возможно, придется подразделять на различные зоны, чтобы найти течь, особенно, если это «холодная течь». Методика обнаружения течи, через которую может проникать только сверхтекучий гелий, описана в [7.40]. Кроме того, нужно проверять при температурах комнатной и жидкого азота скорости потока через непрерывно действующий рефрижератор 4Не и через узел растворения.

Особое внимание при разработке рефрижераторов растворения следует уделять, конечно, пространству, полезному для экспериментального устройства и проводов, доступу к экспериментальному устройству и теплоотводам проводов, механической стабильности и др.

Схема газовых коммуникаций и системы откачки рефрижератора растворения 3He-4He

В дополнение к низкотемпературной части рефрижератора растворения, необходимо также самостоятельное оборудование при комнатной температуре для откачки и циркуляции газа [7.5,8]. Понятный сам по себе пример такой системы показан на рис. 7.21. Конечно, чтобы избежать потерь дорого газа 3Не, такая система не должна иметь течи, и в дальнейшем они в системе не должны образовываться. Это особенно важно для оборудования, содержащего движущиеся детали, например, насосы и вентили. Поэтому следует использовать только вентили с сильфонным уплотнением, а в качестве форвакуумных насосов — специально уплотненные механические насосы, модифицированные для системы с 3Не работающие в паре с обычными насосами Рутса и бустерными. Система должна также содержать элементы безопасности на случаи аварии с охлаждающей водой или блокировки в рефрижераторе.

Газовая система коммуникаций рефрижератора растворения всегда находится при давлении ниже атмосферного. Если имеется крошечная необнаруженная течь, то воздух будет попадать в циркулирующий газ. Кроме того, в системе будут находиться продукты крекинга насосного масла. Воздух и органические газы могут сконденсироваться в рефрижераторе и очень скоро заблокировать конденсатор, капилляры, дроссели или теплообменники тех рефрижераторов, которые иногда предназначены для работы месяцами. Чтобы не возникла эта проблема, следует после насосов помещать «холодную ловушку» при температуре жидкого азота (а иногда, возможно, и вторую ловушку при температуре жидкого гелия [7.41]), чтобы эти газы вымерзли (рис. 7.22). При надлежащих мерах предосторожности рефрижераторы растворения могут работать непрерывно около года.

Перед запуском рефрижератора растворения необходимо знать объемы его различных компонент, чтобы определить необходимое полное молярное количество гелия (n3 + n4) и изотопическое отношение n3/(n3 + n4) — обычно 25 % — чтобы положение свободной поверхности было в камере испарения, а линии фазового расслоения — в камере растворения. Затем может понадобиться введение поправок в n3 и/или n4 после первых низкотемпературных испытаний. Для контроля линии фазового расслоения в камере растворения очень полезен цилиндрический емкостной датчик, что позволяет подобрать количество 3Не, соответствующее максимальной надежности работы рефрижератора [7.3].

 

View one comment on “7.4.2 Тонкости эксплуатации рефрижератора растворения

Comments are closed.