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STFクライオスタット 製作の現状 ２００６年 4月２1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 Input coupler 1337 2 クライオスタット概観 35MV/m 空洞 45MV/m 空洞 Flow diagram 3 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。 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 (ジャケット） 5Kシールド Gas Return Pipe (GRP) Input Coupler Ｈｅ容器 (ジャケット） 35MV/m Cavity 45MV/m Cavity 4 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。 5 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 バルブボックスへ接続 る。） 35MV/m cavities (4) 45MV/m cavities (4) 6 製作 (2) 輻射シールド/真空容器 輻射シールド板 シールド用異形管 真空容器 45 MV/m cavities 7 製作(3) ガスリターンパイプ サポートポスト サポートポスト ガスリターンパイプ ガスリターンパイプの加工 8 サポートポスト/スライディングサ ポート Slide:8.4mm Slide:8.4mm Fixed Fixed Invar rod Fixed 断熱サポートポスト Slide:1.4mm Fixed Slide:1.4mm Ｈｅ容器 スライディングサポート 9 要素開発（1）サポートポ ＦＷ-ＧＦＲＰ 薄肉チューブ スト R. T. 2K 10 サポートポスト（2） 300K (Ring) 80K (Ring) 140.00 95.00 5K (Ring) 2K (Disk) 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 11 サポートポスト（3） 5Ｋ ディスクの窒素冷却 300Ｋディスク 挿入 Ｓ.Ｉ. 10層 完成（1.8Ｋ 側） 12 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 ・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 5Ｋシールド部の試験 ◪ 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。 13 要素開発（2） SUS-Ti 異材継ぎ手 (35 MV/m cavity helium vessel) SUS-pipe Ti helium vessel • 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) 14 SUS/Ti 継ぎ手 摩擦圧接 15 SUS/Ti 異材継ぎ手 摩擦圧接 16 SUS/Ti 異材継ぎ手 Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐ ｒｅｓｓｉｎｇ（Ｈ Ｉ Ｐ） SUS Ti SUS-Ti junction by HIP 17 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。 18 45ＭＶ/ｍ空洞 磁気シールド計画 図 2分割 エンドキャップ 2分割エンドキャップ 直線部シールド パーマロイ t1×2ply 19 シールド性能測定装置 20 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（＠ 2Ｋ）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。 21