Криостат для физических исследований Советский патент 1983 года по МПК F25D3/10 F17C3/00 

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в качестве устройств для поддержа ния уровня жидкого хладагента в крио статах ( мишенях, В ядерной физике например, для изучения свойств элементарных частиц используют криогенные мишени, устанавливаемые на пути-пучка исследуемых частиц. Мишени заполняются криогенными жидкостями: гелием, водо родом, дейтерием и т.д. Для уменьшения количества взаимодействия частиц с стенками мишени их изготавливают из лавсановой пленки толщиной от 0,05 до 0, l. От теплопритокв извне жидкость в мишени испагряется, поэтому необходимо постоянное поддержание уровня жидкости в мишени, для чего надмишенью находится сосуд с жидкостью пополняющей мишень. Известен криостат для физических исследований, содержащий сосуд для хранения хладагента, расположенную под ним мишень, соединенную с сосудом питающей трубой, и средство для поддержания определенного уровня хладагента в мишени 2 , Однако в случае разрушения мише ни большое количество хладагента .(жидкого водорода ) выливается .наружу и,смешиваясь с.воздухом, создает взрывоопасную смесь. Кроме того, при заполнении мишени жидким дейтерием необходимо иметьбольшой запас этого редкого газа. Целью изобретения является повышение безопасности работы при ис-пользовании взрывоопасных газов в случае разрушения мишени. Поставленная цель достигается тем что в криостате для физических исследований, содержащем сосуд для хра нения хладагента и расположенную под ним мишень, выполненную, например, и полимерного материала и соединенную с сосудом питающей грубой, сосуд сна жен двумя горизонтальными перегородк ми, размещенными в нижней части сосу да одна над другой, диаметр которых равен внутреннему диаметру сосуда, при этом верхняя /1ерегородка выполне на с отверстием. Нижняя перегородка является тепло передающей стенкой (конденсатором), на которой конденсируется газ, обра зующийся при испарении хладагента о теплопритока к мишени. Над перегородкой на расстоянии 20 мм устанавливается дополнительная перегородка с отверстием, лимитирующим поступление жидкости к наружной поверхности конденсатора. На фиго 1 изображена схема предлагаемого криостата; на фиг. 2 - зависимость количества хладагента, поступающего к поверхности нижней перегородки, от площади отверстия в верхней перегородке; на фиг. 3 - зависимость испарения -хладагента из сосу- . да с Пло1цады6 нижней перегородки 0,25 м при разгерметизации мишени (зависимость А - в сосуде с верхней перегородкой с диаметром отверстия 20 мм, зависимость Б - в сосуде без верхней перегородки ). Криостат содержит Сосуд 1 для хранения хладагента, перегородку 2 с отверстием 3, разделяющую сосуд на полости и 5, нижнюю перегородку 6, питакщую трубу 7, мишень 8 и ресивер 9. Криостат работает следующим образом. В рабочем режиме, например жидкий водород-или дейтерий заливается в сосуд 1 и заполняет полость k. Через отверстие 3 водород попадает в по лость 5 и омывает наружную поверхHOcTb перегородки 6. Газ - водород или дейтерий, находящийся в ресивере 9, конденсируется на внутренней поверхности перегородки 6 и по питающей трубе 7 сливается в мишень 8. После конденсации в установившемся , J eжимe давление в мишени 8 на величину Р выше, чем давление в сосуде 1о Этот перепад давления Зависит от поверхности перегородки 6 и теплопритока к мишени 8. В аварийном режиме ( в случае разрушения мишени) воздух конденсируется на поверхности перегородки 6 и испаряет большое количество водорода. Газообразный водород, выходя из полости 5 через отверстие 3 ограничивает доступ жидкости из полости l в полость 5 перегородке 6. В реЗультат е этого снижается испарение водорода, т.е. взрывоопасность, По экспериментальным данным испарение водорода в аварийном режиме с верхней перегородкой с отверстием в ,5-10 Рзз меньше, по сравнению с сосудом без верхней перегородки. .

204

КРИОСТАТ ДЛЯ ФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ, содержащий сосуд для хранения хладагента и расположенную под ним мишень, выполненную, например, из полимерного материала и соединенную с сосудом питающей трубой, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности при разрушении мишени, сосуд снабжен двумя горизонтальными перегородками, размещенными в нижней части сосуда одна над другой, диаметр которых равен внутреннему диаметру со,суда, при этом верхняя перегородка выполнена с отверстием. fgj в мною Cfpoea

12

fUoufa ir отверстия

см

Ф1/е.2