Speaker
康康 赵
(上海交通大学李政道研究所)
Description
为满足PandaX-20T暗物质探测器对超痕量本底需求，本研究自主研发了两套超高纯氙低温精馏系统，分别用于去除探测器介质氙中的氪（Kr）与氡（Rn），目标是将氙中氪浓度降至2 nBq/kg（10-14 mol/mol）、探测器中氡水平从8 µBq/kg降至1 µBq/kg（10-25 mol/mol）以下。PandaX-20T超高纯氙除氪低温精馏系统采用填料塔，提纯速率由PandaX-4T的10kg/h提升至30 kg/h，回流比为191。PandaX-20T超高纯氙除氡低温精馏系统与探测器耦合采用液相大流量精馏，设计流量可达856 kg/h（液相5LPM），为此自主研发了基于R14节流制冷的20 kW大冷量回收循环系统，该系统通过与精馏塔耦合，实现冷量的转移与回收，避免机械部件放氡，攻克了大流量精馏的冷量供给不足问题。目前除氪系统已完成调试，将原料氙中的氪浓度从2ppm提纯到8 ppt（受限于测量能力），为探测器提供850 kg的超高纯氙。PandaX-20T除氡低温精馏系统已建成并进入调试阶段，关键的20kW大冷量回收技术验证成功，为高流量、高效率地将PandaX-20T暗物质探测器中的氪和氡去除到极低浓度，得到超痕量本底，为暗物质探测实验在国际竞争中领先乃至探测到暗物质打下基础。
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