一种面向百吨级液氙实验的高纯气体管理与热管理设计

摘要：

PandaX实验等稀有事例液氙探测器规模日益扩大,甚至已经规划至百吨级,但现有技术氙气加注速率低,能量消耗大,因此必须发展高纯氙气的大规模存储技术与高效热管理技术.利用国标钢质气瓶233～333 K工作温度范围及20 MPa最大工作压力,以及氙在238 K气液平衡压力低于1.8 MPa的性质,可实现氙气1750 kg/m3的高密度、低比焓存储,并可用输出压力2.5 MPa的齿轮泵实现加压传输.分级冷却可以充分利用制冷机的冷却能力,1 kw@160 K制冷功率可获得7.5 t/d的加注速率.相关设备还可以用于氙的循环提纯,循环流量大、压力高,可选用更高参数的纯化器.论证了在中国锦屏地下实验室进行百吨级氙气的存储、快速液化与回收的可行性,可为下一代实验方案设计及实验室基础设施设计建设提供参考.

关键词：暗物质、无中微子双贝塔衰变、地下实验、热管理、超临界

所属期刊栏目：29

分类号：TB657(制冷工程)

资助基金：国家自然科学基金;李政道研究所暗物质与中微子平台建设项目

在线出版日期：2023-03-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：200-208