FR2560421A1 - Cooling device for superconducting windings - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif de refroidissement de bobinages supracon ducteurs. Cooling device for superconducting windings.
La présente invention est relative à un dispositif de refroidissement de bobinages supraconducs teurs appliqué à un cyclotron à orientation variable pour neutronothérapie, ou radiothérapie du cancer par action de faisceaux de feutrons. The present invention relates to a device for cooling superconductive coils applied to a cyclotron with variable orientation for neutronotherapy or radiotherapy of cancer by the action of bundles of felts.
On rappelle qu'un cyclotron est un appareil destiné, en utilisant un champ électrique oscillant de fréquence constante, à accélérer des particules char- gées électriquement, mises en présence d'un champ magnétique constant, à forte intensité, créé par des enroulements notamment supraconducteurs alimentés par des amenées de courant électrique, et à les projeter sur des cibles, notamment une cible neutronique afin de provoquer les réactions désirées, Les enroulements supraconducteurs nécessitant pour fonctionner de très basses températures (de l'ordre de 4K), sont refroidis par l'hélium liquide utilisé soit en bains soit en circulation continue.Dans tous les cas, 11 isolation thermique doit etre très poussée pour réduire les entrées de chaleur ; les récipients cryogéniques, ou cryostats, assurent cette double fonction d'isolation thermique et de stockage du fluide cryogénique. Recall that a cyclotron is an apparatus intended, by using an oscillating electric field of constant frequency, to accelerate electrically charged particles, placed in the presence of a constant magnetic field, at high intensity, created by windings in particular superconductive supplied by electric current leads, and to project them on targets, in particular a neutron target in order to cause the desired reactions, The superconductive windings requiring to operate very low temperatures (of the order of 4K), are cooled by l liquid helium used either in baths or in continuous circulation. In all cases, thermal insulation must be very high to reduce the heat input; cryogenic vessels, or cryostats, provide this dual function of thermal insulation and storage of cryogenic fluid.
Il est connu, pour refroidir des enroulements supraconducteurs de cyclotrons fixes, d1utili- ser un cryostat du type Dewar, c1est-à-dire du type comportant un récipient cryogénique alimenté en fluide cryogénique, et isolé thermiquement par au moins un écran métallique, lui-meme généralement refroidi par un fluide cryogénique, et une enceinte à vide ; le récipient cryogénique contient au moins un bobinage supraconducteur, lequel baigne au moins- partiellement dans le fluide cryogénique contenu dans le récipient. It is known, to cool superconductive windings of fixed cyclotrons, to use a cryostat of the Dewar type, that is to say of the type comprising a cryogenic container supplied with cryogenic fluid, and thermally insulated by at least one metal screen. even generally cooled by a cryogenic fluid, and a vacuum enclosure; the cryogenic container contains at least one superconductive coil, which at least partially bathes in the cryogenic fluid contained in the container.
Selon l'art antérieur, le bobinage supraconducteur est relié à un générateur électrique par deux amenées de courant, disposées verticalement au-dessus de la surface libre du liquide cryogénique contenu dans le cryostat. Ces amenées de courant sont de façon généra le refroidies par le liquide et le gaz cryogénique issus du cryostat. According to the prior art, the superconductive winding is connected to an electric generator by two current leads, arranged vertically above the free surface of the cryogenic liquid contained in the cryostat. These current leads are generally cooled by the liquid and the cryogenic gas from the cryostat.
L'étude du fonctionnement du schéma classique de cryostat fait apparaître l'existence pour oha- cune des amenées de courant de deux types d'échangeurs à la suite l'un de l'autre. L'un est destiné à refroidir les conducteurs électriques amenant le courant aux bobinages supraconducteurs, dont une partie qui se trouve à température proche de l'ambiante est le siège d'un dégagement de chaleur par effet Joule, transmise par conduction au cryostat ;; on désignera par la suite ce premier type d'échangeur par échangeur à gaz. Ltau- tre, situé entre ledit échangeur à gaz et le cryostat, absorbe, par évaporation de l'hélium liquide contenu dans le cryostat, la puissance calorifique résiduelle transmise par la conduction thermique des conducteurs électriques reliés aux bobinages supraconducteurs ; on désignera par la suite ce second type d'échangeur par échangeur évaporateur. The study of the operation of the classic cryostat scheme reveals the existence for each of the current leads of two types of exchangers one after the other. One is intended to cool the electrical conductors bringing the current to the superconductive windings, part of which is at a temperature close to the ambient is the seat of a heat release by Joule effect, transmitted by conduction to the cryostat; this first type of exchanger will hereinafter be referred to as a gas exchanger. Ltautre, located between said gas exchanger and the cryostat, absorbs, by evaporation of the liquid helium contained in the cryostat, the residual calorific power transmitted by the thermal conduction of the electrical conductors connected to the superconductive coils; this second type of exchanger will be referred to below as an evaporator exchanger.
En pratique, l'échangeur à gaz comprend au moins un conducteur électrique refroidi par le gaz cryogénique issu du cryostat. Il est calculé de maniè- re classique de façon à assurer le gradient thermique adéquat entre la température ambiante et la température voisine de l'hélium liquide (environ 5R). L'échangeur évaporateur est réalisé dans les cryostats classiques au niveau de la surface du liquide cryogénique ; en effet, les conducteurs électriques échauffés qui entrent en contact avec le liquide cryogénique provoquent l'évaporation dudit liquide et ainsi dissipent la chaleur arrivant sur les bobinages supraconducteurs pour éviter qu'elle ne soit trop importante et risque de faire transiter lesdits bobinages supraconducteurs de leur état supraconducteur à leur état normal. In practice, the gas exchanger comprises at least one electrical conductor cooled by the cryogenic gas coming from the cryostat. It is calculated in a conventional manner so as to ensure the adequate thermal gradient between ambient temperature and the temperature close to liquid helium (approximately 5R). The evaporator exchanger is produced in conventional cryostats at the surface of the cryogenic liquid; in fact, the heated electrical conductors which come into contact with the cryogenic liquid cause said liquid to evaporate and thus dissipate the heat arriving on the superconductive coils to prevent it from being too great and risk passing said superconductive coils through their superconducting state to their normal state.
La réalisation des amenées de courant cidessus décrites et leur disposition verticale au-dessus du liquide cryogénique, rendent peu concevable leur montage sur des cryostats contenus dans des irradiateurs tournants. The realization of the current leads described above and their vertical arrangement above the cryogenic liquid make it impractical to mount them on cryostats contained in rotating irradiators.
La présente invention est relative à un nouveau dispositif de refroidissement de bobinages, notamment supraconducteurs, qui pallie les inconvé nients de l'art antérieur en permettant le fonctionnement du cryostat à des orientations variables et notamment la rotation du cryostat. Plus précisément, le dispositif selon la présente invention refroidit au moins un bobinage supraconducteur contenu dans son enceinte cryogénique à hélium liquide, ce bobinage étant animé d'un mouvement de rotation autour d'un axe houri zontal, en utilisant les amenées de courant classiques dérivées de celles décrites précédemment, et adaptées au mouvement de rotation de l'appareil. The present invention relates to a new device for cooling coils, in particular superconductive, which overcomes the drawbacks of the prior art by allowing the cryostat to operate at variable orientations and in particular the rotation of the cryostat. More precisely, the device according to the present invention cools at least one superconductive winding contained in its cryogenic enclosure with liquid helium, this winding being driven in a rotational movement around an houri zontal axis, using the conventional derivative current leads of those described above, and adapted to the rotational movement of the device.
A cet effet, le dispositif de refroidissement des bobinages supraconducteurs contenus dans un récipient cryogénique alimenté, notamment en circulation continue, par un liquide cryogénique, et reliés à un générateur électrique par au moins deux amenées de courant comportant chacune un échangeur à gaz et un échangeur évaporateur disposé entre le récipient cryogénique et lesdits échangeurs à gaz, se caractérise par le fait que l'échangeur évaporateur comporte une canalisation contenant les deux phases liquide et gazeuse du fluide cryogénique, dans laquelle sont disposés au moins deux conducteurs de raccordement reliant les amenées de courant aux bobinages supraconducteurs, lesdits conducteurs de raccordement baignant au moins partiellement et sensiblement de la même manière dans la phase liquide du fluide cryogénique de sorte qu'ils s'opposent à l'écoulement dudit fluide dans ledit échangeur-évaporateur. To this end, the device for cooling the superconductive coils contained in a cryogenic container supplied, in particular in continuous circulation, by a cryogenic liquid, and connected to an electric generator by at least two current leads each comprising a gas exchanger and an exchanger evaporator disposed between the cryogenic container and said gas exchangers, is characterized in that the evaporator exchanger comprises a pipe containing the two liquid and gaseous phases of the cryogenic fluid, in which are arranged at least two connection conductors connecting the supply lines current to the superconductive windings, said connection conductors being at least partially and substantially similar in the liquid phase of the cryogenic fluid so that they oppose the flow of said fluid in said exchanger-evaporator.
Selon une caractéristique du dispositif de refroidissement objet de l'invention, l'extrémité de la canalisation de l'échangeur-évaporateur en regard de l'extrémité de l'échangeur à gaz contient uniquement la phase gazeuse du fluide cryogénique et comporte un orifice permettant l'échappement du gaz cryogénique contenu dans l'échangeur-évaporateur. According to a characteristic of the cooling device which is the subject of the invention, the end of the pipe of the exchanger-evaporator opposite the end of the gas exchanger contains only the gaseous phase of the cryogenic fluid and has an orifice allowing the exhaust of the cryogenic gas contained in the exchanger-evaporator.
Selon une autre caractéristique du dispositif de refroidissement des bobinages supraconducteurs selon l'invention, ladite canalisation de l'échangeur-évaporateur est annulaire et les conducteurs de raccordement qu'elle contient sont disposés en hélices coaxiales sur un noyau isolant. According to another characteristic of the device for cooling the superconductive coils according to the invention, said pipe of the exchanger-evaporator is annular and the connection conductors which it contains are arranged in coaxial helices on an insulating core.
Par ailleurs, comme le dispositif de refroidissement de bobinages supraconducteurs selon l'inventicn est adapté pour être orienté de façon variable autour d'un axe, notamment horizontal, ladite canalisation de l'échangeur-évaporateur, de meme que lesdits échangeurs à gaz, sont disposés de préférence parallèlement à cet axe. Furthermore, as the device for cooling superconductive coils according to the invention is adapted to be oriented in a variable manner around an axis, in particular horizontal, said pipe of the exchanger-evaporator, as well as said gas exchangers, are preferably arranged parallel to this axis.
De nombreuses autres caractéristiques additionnelles du dispositif de refroidissement de bobinages supraconducteurs selon l'invention apparaîtront également à travers la description qui suit du dispositif en référence aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est une vue de côté en élévation qui situe le dispositif de refroidissement des bobinages supraconducteurs selon l'invention, sur un cyclotron de neutronothérapie,
- la figure 2 est une vue schématique en coupe verticale d'un cryostat selon l'art antérieur,
- la figure 3 est une vue en coupe verticale d dispositit de refroidisserent de bobinages supra ctndueteurs seCon l'invention,
la figure 4 est une vue en coupe transversale d'un mode de réalisation de l'amenée WdoubleB de courant selon l'iwjention
Sur la figure 1, on voit le cyclotron 40, orientable par rapport à l'axe de rotation horizontal 8, dans la tete duquel sont disposés les bobinages supraconducteurs 3 qui baignent au moins partiellement dans un fluide cryogénique 2 situé à l'intérieur d'un récipient cryogénique lu
On a représenté les amenées de courant 5 issues d'un générateur électrique 4 qui alimentent les bobinages 3 en courant électrique à travers l'échan- geur-évaporateur 7, ainsi qu'une canalisation 14 permettant l'échappement du gaz cryogénique.Numerous other additional characteristics of the device for cooling superconducting coils according to the invention will also appear through the following description of the device with reference to the appended drawings in which
FIG. 1 is a side elevation view which locates the device for cooling the superconductive coils according to the invention, on a neutron therapy cyclotron,
FIG. 2 is a schematic view in vertical section of a cryostat according to the prior art,
FIG. 3 is a vertical sectional view of the cooling of supra-ctnduetor windings according to the invention,
Figure 4 is a cross-sectional view of an embodiment of the current WdoubleB supply according to the iwjention
In Figure 1, we see the cyclotron 40, orientable relative to the horizontal axis of rotation 8, in the head of which are arranged the superconductive coils 3 which are at least partially immersed in a cryogenic fluid 2 located inside a cryogenic container read
There is shown the current leads 5 from an electric generator 4 which supply the windings 3 with electric current through the exchanger-evaporator 7, as well as a pipe 14 allowing the cryogenic gas to escape.
On a représenté également les amenées du lio quide cryogénique 41 qui alimentent le récipient le
Sous la tête du cyclotron on a disposé une table 42 sur laquelle s'allonge le patient à examiner 43. Le faisceau de neutrons est issu d'une cible 44 bombardée par des charges électriques. Ces charges électriques sont obtenues à la sortie d'un jeù-de deux électrodes 45 en demi-lune auxquelles on applique une tension accélératrice alternative de fréquence constante, en présence d'un champ magnétique créé par des bobinages supraconducteurs 3. Le faisceau de feutrons est limité par un collimateur 47 monté sur le cyclotron 40 et arrive sur le patient 43.Also shown are the feeds of the cryogenic liquid 41 which feed the container
Under the head of the cyclotron a table 42 has been placed on which the patient to be examined lies down 43. The neutron beam comes from a target 44 bombarded by electric charges. These electrical charges are obtained at the output of a set of two half-moon electrodes 45 to which an alternating accelerating voltage of constant frequency is applied, in the presence of a magnetic field created by superconductive coils 3. The bundle of felts is limited by a collimator 47 mounted on the cyclotron 40 and arrives on the patient 43.
Le cryostat de la figure 2, d'un type en soi connu, comporte un récipient cryogénique 1 alimenté en circulation continue de fluide cryogénique 2 (il s'agit d'hélium liquide) et isolé thermiquement par au moins un écran 15 métallique et une enceinte à vide 16. Le récipient 1 contient un bobinage supraconducteur 3 qui baigne au moins partiellement dans 11 hélium liquide 2b. Ce bobinage supraconducteur 3 est relié à un générateur électrique 4 par deux amenées de courant Sa, 5b gui sont disposées verticalement au-dessus de la surface libre du liquide cryogénique Zb contenu dans le récipient cryogénique 1.Comme il a été dit plus haut, chacune desdites amenées de courant 5a, 5b comporte deux types d'echangeurs l'un à la suite de l'autre. L'un, l'échangeur 6, désigné par "échangeur à gaz", est destiné à refroidir les conducteurs électriques qui amènent le courant aux bobinages supraconducteurs 3, dont une partie est le siège d'un dégagement de chaleur par effet Joule transmise par conduction au cryostat. L'échangeur à gaz comprend au moins un conducteur électrique refroidi par le gaz cryogénique 2a issu du récipient cryogénique 1. L'autre, l'échangeur 7 désigné par "échangeur évaporateur" dissipe l'apport de chaleur par conduction thermique desdits conducteurs électriques, par évaporation du liquide cryogénique 2b, contenu dans le récipient 1, principalement au niveau de sa surface libre.Le cryostat de la figure 2 ne peut évidemment fonctionner que dans la position verticale représentée. The cryostat of FIG. 2, of a type known per se, comprises a cryogenic container 1 supplied with continuous circulation of cryogenic fluid 2 (it is liquid helium) and thermally insulated by at least one metallic screen and one vacuum enclosure 16. The container 1 contains a superconductive coil 3 which is at least partially immersed in 11 liquid helium 2b. This superconductive winding 3 is connected to an electric generator 4 by two current leads Sa, 5b which are arranged vertically above the free surface of the cryogenic liquid Zb contained in the cryogenic container 1. As said above, each said current leads 5a, 5b comprises two types of exchangers one after the other. One, the exchanger 6, designated by "gas exchanger", is intended to cool the electric conductors which bring the current to the superconductive coils 3, part of which is the seat of a release of heat by Joule effect transmitted by conduction to the cryostat. The gas exchanger comprises at least one electrical conductor cooled by the cryogenic gas 2a coming from the cryogenic container 1. The other, the exchanger 7 designated by "evaporator exchanger" dissipates the supply of heat by thermal conduction of said electrical conductors, by evaporation of the cryogenic liquid 2b, contained in the container 1, mainly at its free surface. The cryostat of FIG. 2 can obviously only operate in the vertical position shown.
Au contraire, la figure 3 illustre de manière détaillée le fonctionnement d'un dispositif selon l'invention de refroidissement des bobinages supraconducteurs 3 contenus dans le récipient cryogénique 1, animé d'un mouvement de rotation autour d'un axe horizontal 8. On se préoccupe notamment d'adopter une conception des conducteurs électriques Sa, 5b amenant le courant aux bobinages supraconducteurs 3 qui évite les fuites de liquide dans certaines positions du récipient 1 et continue notamment d'assurer la fonction échangeur-évaporateur de l'art antérieur. On the contrary, FIG. 3 illustrates in detail the operation of a device according to the invention for cooling the superconductive coils 3 contained in the cryogenic container 1, driven in a rotational movement around a horizontal axis 8. We are is particularly concerned with adopting a design of the electrical conductors Sa, 5b bringing the current to the superconductive coils 3 which prevents leakage of liquid in certain positions of the container 1 and in particular continues to provide the exchanger-evaporator function of the prior art.
Pour que le bobinage 3 soit supraconducteur il est nécessaire de le placer dans un récipient 1 contenant une masse de fluide cryogénique 2 à très basse température, dans laquelle est plongé le bobinage. Généralement, le fluide cryogénique employé est Ilhélium dont la température de liquéfaction avoisine les 4K. For the coil 3 to be superconductive, it is necessary to place it in a container 1 containing a mass of cryogenic fluid 2 at very low temperature, into which the coil is immersed. Generally, the cryogenic fluid used is Ilhelium, the liquefaction temperature of which is close to 4K.
Comme on l'a vu dans l'art antérieur, ce re- cipient cryogénique 1, alimenté en circulation continue d'hélium; doit être isolé thermiquement de l'extérieur ; dans ce but, il est entouré d'un ou plusieurs écrans métalliques 15 eux memes refroidis par un quelconque moyen (par exemple refroidissement par fluide cryogénique) et d'une enceinte à vide 16. Ces bobinages supraconducteurs 3 sont reliés à un générateur électrique 4 par deux amenées de courant (5a, 5b) permettant l'aller et le retour du courant électrique. As we have seen in the prior art, this cryogenic container 1, supplied with continuous circulation of helium; must be thermally insulated from the outside; for this purpose, it is surrounded by one or more metal screens 15 themselves cooled by any means (for example cooling by cryogenic fluid) and by a vacuum enclosure 16. These superconductive coils 3 are connected to an electric generator 4 by two current leads (5a, 5b) allowing the electric current to go back and forth.
Ces amenées de courant Sa, 5b comportent chacune un échangeur à gaz Sa, 6b et un échangeur évaporateur 7 disposé entre le récipient cryogénique 1 et lesdits échangeurs à gaz 6a, 6b. These current leads Sa, 5b each comprise a gas exchanger Sa, 6b and an evaporator exchanger 7 disposed between the cryogenic container 1 and said gas exchangers 6a, 6b.
L'échangeur à gaz 6a, de même que l'échangeur 6b, comprend un tube 10a dans lequel sont placées les tresses de fils métalliques 9 qui amènent le courant aux bobinages 3. Ce tube 10a est parcouru par de l'hélium gazeux 2a prélevé à environ 5K à la sortie de l'échangeur-évaporateur 7 dans le récipient 1 et qui sort de l'échangeur à gaz à la température ambiante (environ 280K). The gas exchanger 6a, like the exchanger 6b, comprises a tube 10a in which are placed the braids of metal wires 9 which bring the current to the coils 3. This tube 10a is traversed by gaseous helium 2a taken at about 5K at the outlet of the evaporator-exchanger 7 in the container 1 and which leaves the gas exchanger at room temperature (about 280K).
Son rôle on l'a vu plus haut consiste à refroidir les conducteurs électriques 9 dont une partie se trouvant à la température ambiante est le siège d'un dégagement de chaleur par effet Joule transmise par conduction au cryostat. Its role, as we have seen above, consists in cooling the electrical conductors 9, part of which being at ambient temperature is the seat of a release of heat by the Joule effect transmitted by conduction to the cryostat.
Dans ce mode de réalisation, on conserve la construction traditionnelle simple des échangeurs à gaz puisque ceux-ci sont insensibles à l'orientation de l'écoulement. On sait ainsi que pour que leur fonc- tionnement soit correct, il suffit de respecter quel ques règles de dimensionnement (rapport section/longueur, surface d'échange) et de contrôler le débit de gaz sortant de l'extrémité chaude des échangeurs. In this embodiment, the simple traditional construction of the gas exchangers is kept since these are insensitive to the orientation of the flow. It is thus known that for their operation to be correct, it suffices to comply with some dimensioning rules (section / length ratio, exchange surface) and to control the flow of gas leaving the hot end of the exchangers.
Sur la figure 3, on a modifié la conception de l'échangeur évaporateur classique de telle sorte que l'échangeur-évaporateur 7 soit adapté à la rotation autour d'un axe horizontal 8. Ainsi, la puissance calorifique résiduelle causée par la conduction principalement thermique des conducteurs électriques à la sortie des échangeurs à gaz est absorbée par évaporation de l'hélium liquide provenant de l'enceinte cryogénique 1 qui tendrait à traverser sous l'action de la gravité l'échangeur-évaporateur 7 selon l'invention. In FIG. 3, the design of the conventional evaporator exchanger has been modified so that the evaporator-exchanger 7 is suitable for rotation about a horizontal axis 8. Thus, the residual heat power caused mainly by conduction thermal conductor of the electrical conductors at the outlet of the gas exchangers is absorbed by evaporation of the liquid helium coming from the cryogenic enclosure 1 which would tend to pass through the exchanger-evaporator 7 according to the invention.
Une des caractéristiques de l'échangeurévaporateur 7 selon l'invention réside notamment en ce qu'il est commun aux deux amenées de courant Sa, rb. One of the characteristics of the evaporator exchanger 7 according to the invention resides in particular in that it is common to the two current leads Sa, rb.
Ainsi, il comprend une canalisation annulaire 11 d'axe horizontal 30 disposée entre le récipient cryogénique 1 et les échangeurs à gaz 6a, 6b. Ladite canalisation 11 contient des conducteurs de raccordement 12 reliés aux bobinages supraconducteurs 3 ; ces conducteurs disposés en hélices coaxiales baignent au moins partiellement et sensiblement de la même manière dans l'hélium liquide 2b, de telle sorte qu'ils s'opposent à l'écoulement dudit liquide à travers l'échangeurévaporateur 7.Thus, it comprises an annular pipe 11 with a horizontal axis 30 disposed between the cryogenic container 1 and the gas exchangers 6a, 6b. Said pipe 11 contains connection conductors 12 connected to the superconductive coils 3; these conductors arranged in coaxial helices are at least partially and substantially the same way in liquid helium 2b, so that they oppose the flow of said liquid through the evaporator exchanger 7.
Dans le mode de réalisation décrit, chacun des deux conducteurs est constitué d'une tresse de fils de cuivre à haute conductivité perméable à l'hélium et qui freine l'écoulement de l'hélium liquide 2b dans l'échangeur-évaporateur 7. Ces deux tresses après isolation électrique et mutuelle sont bobinées ensemble sur un noyau 13, isolant, en verre époxy possédant un coefficient de contraction thermique pas trop différent de celui des métaux voisins. L'échangeur 7
@é en r@e dans la canali
err les 11 en acier inoxydable soudée à l'en n@l le contenant le récipient cryogénique 1 dans lequel sont disposés les bobinages supraconductible 3.In the embodiment described, each of the two conductors consists of a braid of copper wires of high conductivity permeable to helium and which slows down the flow of liquid helium 2b in the exchanger-evaporator 7. These two braids after electrical and mutual insulation are wound together on a core 13, insulating, made of epoxy glass having a coefficient of thermal contraction not too different from that of neighboring metals. Interchange 7
@ é en r @ e in the canali
err 11 made of stainless steel welded to the n @ l containing the cryogenic container 1 in which the superconductive windings 3 are arranged.
Pour qu'il s'établisse un régime permanent d'écoulement d'hélium 2, les amenées de courant 5a, 5b au niveau des échangeurs à gas 6a et 6b de l'évaporateur 7, ainsi que l'axe des hélices jointives d'enroulement des conducteurs dans ledit évaporateur sont disposés préférentiellement parallèlement à l'axe de rotation 8 du cryostat. So that a permanent flow regime of helium 2 is established, the current leads 5a, 5b at the level of the gas exchangers 6a and 6b of the evaporator 7, as well as the axis of the adjoining propellers of winding of the conductors in said evaporator are preferably arranged parallel to the axis of rotation 8 of the cryostat.
Par ailleurs, pour minimiser la quantité d'hélium 2 à l'intérieur de la canalisation annulaire 11 d'une part, à l'intérieur du récipient cryogénique 1, d'autre part, les dimensions de la canalisation 11 sont peu supérieures à celles des conducteurs 12 qu'elle contient et les dimensions du récipient cryogénique 1 sont peu supérieures à celles des bobinages supraconducteurs 3 qu'elle contient. Furthermore, to minimize the amount of helium 2 inside the annular pipe 11 on the one hand, inside the cryogenic container 1, on the other hand, the dimensions of the pipe 11 are little greater than those of the conductors 12 which it contains and the dimensions of the cryogenic container 1 are little greater than those of the superconductive coils 3 which it contains.
Sur la figure 3, on observe également à l'extrémité de l'échangeur évaporateur 7 en regard des échangeurs à gaz 6a, 6b, un orifice d'échappement 10 du gaz hélium 2a. A cet endroit, l'hélium est toujours sous phase gazeuse, contrairement au reste de la canalisation annulaire 11 qui contient les deux phases liquide 2b et gazeuse 2a de l'hélium, en effet, l'évaporateur 7 est conçu de façon compacte de sorte que, pour que l'écoulement de l'hélium crée une perte de charge supérieure à la hauteur hydrostatique du liquide, le front d'évaporation doit être contenu tout entier dans l'évaporateur.Le gaz ainsi prélevé au travers de l'orifice 14 atteint une température voisine de 5k; il peut notamment être utilisé pour refroidir les écrans métalliques 15 du cryostat servant à isoler @a figure @ Seinstre @@ acere nade de réalisation des @changeurs à gan.Es effet, dans ce mode on créé un échangeur à gaz @double", c'est-à-dire comportant un Beul conduit tubulaire 21 traversé par les deux échangeurs à gaz classiques du type 6a, 6b,
Ainsi, le conduit tubulaire 21 est sépare par une cloison 22 formant de la sorte deux condults à section semicirculaixe 23a, 23b contenant chacun une canallsation à section trapézoidale a, 20b qui enferrent des tresses de fils métalliques 24 amenant le courant électrique aux bobinages supraconducteurs 3 ces conduits 23a, 23b étant parcourus par l'hélium gazeux issu du récipient cryogénique 1 Dans cet exemple de réalisation, cent tresses de cuivre de longueur l275 mm constituent les sonvteurs électriques ; le conduit tubulaire 21 en résine époxy a un diamètre extérieur de 35 ma et une épaisseur de 1,5 mm.In FIG. 3, there is also observed at the end of the evaporator exchanger 7 opposite the gas exchangers 6a, 6b, an exhaust orifice 10 for the helium gas 2a. At this point, the helium is always in the gaseous phase, unlike the rest of the annular pipe 11 which contains the two liquid phases 2b and gaseous 2a of helium, in fact, the evaporator 7 is designed in a compact manner so that, for the flow of helium to create a pressure drop greater than the hydrostatic height of the liquid, the evaporation front must be entirely contained in the evaporator. The gas thus withdrawn through orifice 14 reaches a temperature close to 5k; it can in particular be used to cool the metal screens 15 of the cryostat used to isolate @a figure @ Seinstre @@ acere nade for making @gan exchangers. Indeed, in this mode we create a gas exchanger @double ", c that is to say comprising a Beul tubular conduit 21 crossed by the two conventional gas exchangers of the type 6a, 6b,
Thus, the tubular conduit 21 is separated by a partition 22 thus forming two condults with semicircular section 23a, 23b each containing a canalisation with trapezoidal section a, 20b which enclose braids of metal wires 24 bringing the electric current to the superconductive coils 3 these conduits 23a, 23b being traversed by the gaseous helium coming from the cryogenic container 1 In this embodiment, one hundred copper braids of length l275 mm constitute the electrical sounders; the tubular conduit 21 made of epoxy resin has an outside diameter of 35 ma and a thickness of 1.5 mm.
De manière avantageuse, on a ainsi-réalisé une amenée de courant "double" permettant de siseli- fier le montage sur le cyclotron. Advantageously, a "double" current supply has thus been produced, making it possible to set up the assembly on the cyclotron.
Bien entendu et comme il résulte de ce qui précède, il va de soi que l'invention ne se limite nullement aux exemples de réalisation plus speciale- ment décrits et représentés, elle en embrasse au contraire toutes les variantes possibles. Of course, and as follows from the above, it goes without saying that the invention is in no way limited to the embodiments more specially described and shown, on the contrary, it embraces all possible variants.
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