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

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Schematic 　 diagram

2K He 容器

9cell 　加速空洞

Input 　coupler

Gas return pipe (GRP)

Vac. vessel

1337

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クライオスタット概観

35MV/m 空洞 45MV/m 空洞

Flow diagram

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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）

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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。

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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

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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

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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

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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

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要素開発（ 1 ）サポートポスト

ＦＷ - ＧＦＲＰ　　　　薄肉チューブ

R. T.

2K

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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

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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 ）

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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。

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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

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SUS/Ti 　継ぎ手 摩擦圧接

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SUS/Ti 　　異材継ぎ手

　　　　　　　摩擦圧接

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SUS/Ti 　　異材継ぎ手

Ｈｏｔ　Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅｓｓｉｎｇ（Ｈ　Ｉ　Ｐ）

SUS-Ti junction by HIP

SUS Ti

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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。

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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

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シールド性能測定装置

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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。