用于SpinQuest实验的符合ASME标准的氦-4蒸发制冷机
仪器与探测器
2025-11-14 v1
摘要
本文介绍了为Fermilab SpinQuest实验（E1039）开发的1 K液态氦-4（4He）蒸发制冷机的设计、安全基准和调试结果。该系统是Fermilab固定靶散射实验中运行的首台高功率氦蒸发制冷机，其设计符合Fermilab ES&H手册（FESHM）中关于压力容器、管道、低温系统和真空容器的要求。该设计映射到ASME B31.3（工艺管道）和ASME锅炉及压力容器规范（BPVC），以实现压力边界完整性和超压保护，并记录了符合FESHM第5031章（压力容器）、5031.1章（管道系统）和5033章（真空容器）的情况。本工作记录了Fermilab 4He蒸发制冷机达到合规和批准所使用的方法论，填补了该领域的空白。总结了针对高辐射靶洞环境的特定设计考量，包括距离低温恒温器约20米的远程仪器，以及用于适应来自动态核极化微波和高强度质子束的瞬态热负荷的泄压系统尺寸设计方法。2024年7月的调试数据证实，该系统满足所有热性能和安全目标。
引用
@article{arxiv.2511.09689,
title = {An ASME-Compliant Helium-4 Evaporation Refrigerator for the SpinQuest Experiment},
author = {Jordan D. Roberts and Vibodha Bandara and Kenichi Nakano and Dustin Keller},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.09689},
year = {2025}
}
备注
For IEEE Transactions in Nuclear Physics, 11 pages, 14 figures