発表資料

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）
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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
・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。
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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
ＨｏｔＩｓｏｓｔａｔｉｃＰ
ｒｅｓｓｉｎｇ（ＨＩＰ）
SUS
Ti
SUS-Ti junction by HIP
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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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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
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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（＠ 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。
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