จากที่สถาบันฯ ได้รับแม่เหล็กแบบเหนี่ยวนำยิ่งยวดที่มีสนามแม่เหล็ก 6.5 เทสลา (6.5T SWLS) จาก National Synchrotron Radiation Research Center (NSRRC) ไต้หวัน เพื่อนำมาใช้ในการผลิตแสงรังสีเอกซ์พลังงานสูง ภายหลังจากการขนส่งพบว่าเกิดความเสียหายไม่สามารถทำสุญญากาศให้กับถัง 300K ได้

          ในการนี้สถาบันฯ จึงได้ติดต่อกับทาง NSRRC เพื่อขออนุญาตดำเนินการซ่อมแซม หลังจากที่ได้รับอนุญาตแล้วทางสถาบันฯ ได้ดำเนินการตัดเพื่อเปิดฝาถัง 300K และพบความเสียหายใน 3 ส่วน ได้แก่ (1) ceramic break (2) copper sheet heat intercept และ (3) LHe transfer port bellow ซึ่งความเสียหายในส่วนของ bellow นั้นเป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้ถัง 300K และถังฮีเลียมเหลวถึงกัน  ทำให้ไม่สามารถสร้างสุญญากาศและเติมฮีเลียมเหลวได้ สาเหตุของความเสียหายทั้งหมดเกิดจากสลักเกลียวที่ใช้ยึด suspension link ของถังฮีเลียมหลุดหายไปขณะขนส่งทำให้ถังฮีเลียมเหลวเคลื่อนตัวขณะเดินทางและเกิดการชำรุด

รูปที่ 1 แสดงลักษณะของถังแต่ละชั้น ได้แก่ ถัง 300K (สีเทา) ถังไนโตรเจนเหลว (สีเขียว) และถังฮีเลียมเหลว (สีฟ้า)

 

                                                                  a                                                  b

 

                                                                  c                                                    d

รูปที่ 2 แสดงภาพความเสียหายที่เกิดขึ้น a) ceramic break b) LHe transfer port bellow และ c,d) copper sheet heat intercept

รูปที่ 3 แสดงภาพสลักเกลียวที่ใช้ยึด suspension link หลุดหาย

เมื่อทำการซ่อมแซมแล้ว ได้ทำการทดสอบสภาพสุญญากาศและรอยรั่วของแต่ละถัง โดยการทดสอบรอยรั่วด้วยแก๊สฮีเลียม (Helium Leak Check) ของถัง 300K ถังไนโตรเจนเหลว และถังฮีเลียมเหลว พบว่าแต่ละถังสามารถทำสภาพสุญญากาศได้และไม่พบรอยรั่วใดๆ

   

รูปที่ 4 กราฟแสดงความเป็นสุญญากาศของ a) ถัง 300K b) ถังไนโตรเจนเหลว และ c) ถังฮีเลียมเหลว

 

หลังจากนั้นได้ทำการทดสอบการเติมไนโตรเจนเหลว และฮีเลียมเหลว (Cold Test) เพื่อทำให้ถังไนโตรเจนเหลวมีอุณหภูมิประมาณ 80K และถังฮีเลียมเหลวมีอุณหภูมิประมาณ 4.2K ด้วยการเติมไนโตรเจนเหลวและฮีเลียมเหลวลงไปให้แต่ละถัง ในการเติมฮีเลียมเหลวครั้งนี้ถือเป็นครั้งแรกของสถาบันฯ ที่เติมฮีเลียมเหลวให้กับแม่เหล็กแบบเหนี่ยวนำยิ่งยวดจากสถานีผลิตฮีเลียมเหลว

การผลิตฮีเลียมเหลวเริ่มจากเครื่องอัดก๊าซฮีเลียม (Main Compressor)จะนำก๊าซฮีเลียมจากถังเก็บก๊าซ(Buffer Tank) ขนาดบรรจุ 200 ลูกบาศก์เมตรผ่านระบบท่อส่งก๊าซฮีเลียมที่มีความยาว 80 เมตร ผ่านเข้าสู่ระบบแลกเปลี่ยนความร้อนหรืออุปกรณ์ที่เรียกว่า Cold Box เมื่อก๊าซฮีเลียมกลายเป็นฮีเลียมเหลวจะนำส่งไปเก็บไว้ที่อุปกรณ์ Dewar ความจุปริมาตร 500 ลิตร เพื่อเตรียมจ่ายฮีเลียมเหลวให้กับแม่เหล็กตัวนำยวดยิ่ง สำหรับก๊าซฮีเลียมที่ผ่านการใช้งานทั้งหมดจะถูกเก็บไว้ในถุงเก็บก๊าซ(Gas Bag) ขนาด 100 ลูกบาศก์เมตร เพื่อส่งกลับผ่านเครื่องอัดก๊าซมาเก็บไว้ในถังเก็บก๊าซความดันสูงก่อนที่จะผ่านกระบวนการทำให้ก๊าซฮีเลียมบริสุทธิ์ให้ได้ตามมาตรฐานแล้วนำกลับมาผลิตเป็นฮีเลียมเหลวอีกครั้ง 

ซึ่งมีอัตราการผลิตฮีเลียมเหลว 20 ลิตรต่อชั่วโมง พบว่าสามารถเติมไนโตรเจนเหลวและฮีเลียมเหลวได้ โดยมีอัตราการใช้ฮีเลียมเหลวอยู่ที่ 1.39 ลิตรต่อชั่วโมง (consumption rate) ซึ่งใกล้เคียงกับที่มีการตีพิมพ์โดย NSRRC ที่ 1.3 ลิตรต่อชั่วโมง 

 

รูปที่ 5. แสดงระบบผลิตฮีเลียมเหลวของสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน)

รูปที่ 6 แสดงภาพสถานีผลิตฮีเลียมเหลวที่มีอัตราการผลิตที่ 20 ลิตรต่อชั่วโมง

รูปที่ 7 แสดงภาพการทดสอบการเติมไนโตรเจนเหลว และฮีเลียมเหลว (cold test)

รูปที่ 8 หน้าจอแสดงผลสถานะต่างๆ

รูปที่ 9 กราฟแสดงค่าอุณหภูมิที่ตำแหน่งต่างๆ ภายในถังฮีเลียมเหลว

รูปที่ 10 คณะนักวิจัยและวิศวกรของสถาบันฯ ที่รับผิดชอบงานติดตั้งแม่เหล็กแบบเหนี่ยวนำยิ่งยวด 6.5T SWLS

          จากความสำเร็จในการซ่อมแซมความเสียหาย ทำให้ทางสถาบันฯ ได้เตรียมความพร้อมในการติดตั้งแม่เหล็กแบบเหนี่ยวนำยิ่งยวดที่มีสนามแม่เหล็ก 6.5 เทสลา ในเดือนมิถุนายน 2556 นี้

 ดร.อนุสรณ์ ตองอ่อน

หัวหน้าโครงการพัฒนาอุปกรณ์แทรก 

       สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน(องค์การมหาชน) จ.นครราชสีมา