งานปรับปรุงกำลังการผลิตฮีเลียมเหลวเพื่อใช้สำหรับหล่อเย็นให้กับแม่เหล็กตัวนำยวดยิ่ง 2 ชนิด

สถาบัน ฯ ได้มีการเดินระบบผลิตฮีเลียมเหลวอย่างต่อเนื่องมากว่า 10 ปี เพื่อจ่ายฮีเลียมเหลวให้กับอุปกรณ์แทรกที่เป็นตัวนำยวดยิ่งทั้ง 2 ชนิด ได้แก่ 6.5T Superconducting Wavelength Shifter (SWLS) และ 3.5T Superconducting Multipole Wiggler (SMPW) สำหรับการผลิตรังสีเอกซ์ย่านพลังงานสูงให้แก่ผู้ใช้งาน แต่ในปีงบประมาณ 2560 ระบบการผลิตฮีเลียมเหลวประสบปัญหาที่ส่งผลให้กำลังการผลิตลดลงจาก 20 ลิตรต่อชั่วโมง เป็น 15 ลิตรต่อชั่วโมง ในกรณีที่เดินระบบการผลิตแบบไม่มีไนโตรเจนเหลวในการทำความเย็น โดยกำลังการผลิตที่ลดลงดังกล่าวนี้ ส่งผลให้สถาบันฯ ไม่สามารถให้บริการอุปกรณ์แทรกที่เป็นตัวนำยวดยิ่งทั้ง 2 ชนิดพร้อมกันได้

แสดงสถานะของ Coldbox @ FCV469 100% open

ในปีงบประมาณ 2562 สถาบันฯ ร่วมกับเจ้าหน้าที่จากบริษัท Air Liquide ประเทศฝรั่งเศสได้ดำเนินการวิเคราะห์สาเหตุของปัญหาระบบการผลิตฮีเลียมเหลวมีกำลังการผลิตลลงซึ่งส่งผลให้สถาบันฯ ไม่สามารถให้บริการอุปกรณ์แทรกที่เป็นตัวนำยวดยิ่งทั้ง 2 ชนิดพร้อมกันได้พร้อมกับกำหนดแนวทางในการปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบผลิตฮีเลียมเหลว โดยหลังจากการตรวจสอบความผิดปกติที่เกิดขึ้น พบสาเหตุและความเป็นไปได้สูงที่ระบบเกิดการปนเปื้อนของ N2, O2 และ CO2 บริเวณอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน E403/E404 และการอุดตันของ H2, Ne บริเวณ FCV469 หรืออุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน E405/E406 ตำแหน่งแสดงในรูปที่ 16 ซึ่งส่งผลให้ความดันและอัตราการไหลของก๊าซในบริเวณดังกล่าวลดลง

แสดงสถานะปกติของ Coldbox

สถาบันฯ ได้ดำเนินการแก้ไขปัญหาเพื่อให้ระบบสามารถกลับมาผลิตฮีเลียมเหลวได้ในระดับมาตรฐานจากสาเหตุปัญหาดังกล่าว สามารถทำได้โดยใช้กระบวนการทำ Warm up HELIAL and Conditionจนสถานะการทำงานของระบบกลับสู่ค่ามาตรฐาน ดังแสดงในรูปที่ 17 กล่าวคือ

• สถานะของวาล์วFCV450 ทำงานอยู่ที่ 60 เปอร์เซ็นต์ ส่งผลให้วาล์ว FCV469 เปิดอยู่ในระดับมาตรฐานที่58เปอร์เซ็นต์ และ FCV470เปิดที่ 27 เปอร์เซ็นต์

• สถานะของวาล์วFCV450 ทำงานอยู่ที่ 80 เปอร์เซ็นต์ส่งผลให้วาล์ว FCV469 เปิดอยู่ในระดับมาตรฐานที่ 67 ปอร์เซ็นต์ และ FCV470 เปิดที่ 35 เปอร์เซ็นต์

เมื่อทำการทดสอบประสิทธิภาพของระบบและตรวจสอบกำลังการผลิตของระบบผลิตฮีเลียมเหลว พบว่ากำลังการผลิตเพิ่มขึ้นเป็น 23.0 ลิตรต่อชั่วโมง (แบบไม่มีไนโตรเหลวในการทำความเย็น) และ 33.8 ลิตรต่อชั่วโมง (แบบมีไนโตรเหลวในทำความเย็น) ซึ่งกำลังการผลิตที่เพิ่มขึ้นนี้สามารถรองรับการเดินเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนแบบที่มีอุปกรณ์แทรกที่เป็นตัวนำยวดยิ่งทั้ง SMPW และ SWLS เปิดบริการให้ผู้ใช้แสงได้พร้อมกัน