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STF クライオスタット 製作の現状. 2006年 4 月2 1 日 土屋、大内、久松、増澤 早野、岡村、満田、 寺島. Schematic diagram. Gas return pipe (GRP). 9cell 加速空洞. 2K He 容器. Vac. vessel. 1337. Input coupler. クライオスタット概観. 35MV/m 空洞. 45MV/m 空洞. Flow diagram. クライオスタット断面構成. アライメント ターゲット. サポートポスト. サポートポスト. 80K シールド. He容器 - PowerPoint PPT Presentation
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STF クライオスタット 製作の現状
2006年 4 月2 1 日
土屋、大内、久松、増澤早野、岡村、満田、寺島
2
Schematic diagram
2K He 容器
9cell 加速空洞
Input coupler
Gas return pipe (GRP)
Vac. vessel
1337
3
クライオスタット概観
35MV/m 空洞 45MV/m 空洞
Flow diagram
4
クライオスタット断面構成• 冷却パイプの構成、サポートポスト、熱輻射シールドの構造は
TESLA-TTF-Type III を基本としている。• 空洞、インプットカップラー、チューナーは KEK 独自の設計。
35MV/m Cavity 45MV/m Cavity
80K シールド
5K シールド
アライメントターゲット
Gas Return Pipe(GRP)
Input CouplerHe容
器( ジャケッ
ト)
サポートポスト
サポートポスト
He容器
( ジャケット)
5
クライオスタットの設計及び検討課題
• TESLA デザインを基本としたクライオスタット。
取り合い確認コールドマス挿入方法要素開発
SUS-Ti 継手 (35Mv/m) サポートポストの試作
磁気シールド (45Mv/m) 真空容器内の残留磁場測定と遮蔽性能試験。
6
製作の現況 (1)• STF-phase1 の設計・製作 (株)日立製作所
– 空洞機器との干渉に関する詳細検討を経て、主要な構成品の製作を完了。
– サポートポスト(4本)は、 INFN-milano より提供されたものを使用する。(KEKでも試作を並行する。)
45MV/m cavities (4)35MV/m cavities (4)
バルブボックスへ接続
7
製作 (2) 輻射シールド / 真空容器
真空容器 45 MV/m cavities 輻射シールド板
シールド用異形管
8
製作 (3) ガスリターンパイプ
ガスリターンパイプの加工
サポートポスト
ガスリターンパイプ
サポートポスト
9
サポートポスト / スライディングサポート
Fixed FixedSlide:8.4mm Slide:8.4mm
Fixed Slide:1.4mmFixed Slide:1.4mm
Invar rod
断熱サポートポスト He容器 スライディングサポート
10
要素開発( 1 )サポートポスト
FW - GFRP 薄肉チューブ
R. T.
2K
11
サポートポスト( 2 )
300K
(Ring)
80K
(Ring)
5K
(Ring)
2K
(Disk)
140.00 95.00 43.00 140.00
A -0.40 -0.15 -0.27 -0.25
B -0.34 +0.07 -0.83 -0.35
C -0.54 -0.04 -0.91 -0.50
D -0.40 -0.05 -0.07 -0.37
12
5K ディスクの窒素冷却
完成( 1.8K 側)300Kディスク 挿入
S .I . 10層
サポートポスト( 3 )
13
試作ポストの荷重試験 ( 株 ) 日立ハイテクノロジーズ
(株)日立製作所
5 Kシールド部の試験
・ 5K 、 80K 、 2K 部定格荷重試験
・ 5K 、 80K 、 2K 部過荷重試験
・ 2K 部定格セン断試験
・ 2K 部過荷重セン断試験
◪ 定格の 2 倍までを負荷した 過荷重試験の後も、不具合の 発生はない。◪ 各部に過荷重が加わり、FRP に合成荷重が加わった場合 でも発生応力は 50MPa 以下で あり強度的に問題ない。
14
要素開発( 2 ) SUS-Ti 異材継ぎ手
• 35MV/m 空洞液体ヘリウム容器( Ti )と冷却配管( SUS )の接続に使用する。 フランジによる接続に比して、製作の簡素化をめざす。
– 摩擦圧接法– Hot Isostatic Pressing (HIP)
(35 MV/m cavity helium vessel)
SUS-pipe
Ti helium vessel
15
SUS/Ti 継ぎ手 摩擦圧接
16
SUS/Ti 異材継ぎ手
摩擦圧接
17
SUS/Ti 異材継ぎ手
Hot Isostatic Pressing(H I P)
SUS-Ti junction by HIP
SUS Ti
18
異材継手 試作結果
• 摩擦圧接法– 母材破断するものもある。– サンプル試験では、サーマルショック、リーク試験とも問題なし。– Φ60.5 の実サイズの試作を検討する。
• HIP 法– 室温と液体窒素温度での引張り試験と衝撃試験を行った。
母材破断は経験していない。– サンプル試験では、サーマルショック、リーク試験とも問題なし。
19
45 MV / m空洞 磁気シールド計画図
2 分割
エンドキャップ
直線部シールドパーマロイ t1×2ply
2 分割エンドキャップ
20
シールド性能測定装置
21
まとめ1. STF クライオスタットの製作は、概ねスケジュールに沿って
進行している。
2. SUS-Ti 異材継手 摩擦圧接、HIP法ともに、充分使用可能な強度を得ている。
ヘリウムリーク試験(@ 2 K)の結果、有意な漏れはない。
3. サポートポストは、寸法不具合を解消する必要があるものの機械強度は充分であることが確認できた。
4. 磁気シールド シールド板は製作を終了、遮蔽性能試験を準備中。
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