ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК ДЛЯ СВОБОДНОГО ОТ КРИОГЕНА МАГНИТА ДЛЯ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЙ ТОМОГРАФИИ (MRI)

1. Теплообменник (5), содержащий:
теплопроводный цилиндрический контейнер (40), содержащий гелий;
по меньшей мере одну теплопроводную трубку (30), обвитую по периферии вокруг контейнера (40) и соединенную в замкнутом контуре по меньшей мере с одним теплообменником (20) сверхпроводящей катушки, и содержащую газообразный гелий;
охлаждающую колонну (90), соединенную с теплопроводным цилиндрическим контейнером (40), для приема из нее газообразного гелия и подачи в нее жидкого гелия;
криогенную охлаждающую головку (100), смонтированную на охлаждающей колонне, которая конденсирует газообразный гелий в охлаждающей колонне (90) до холодного жидкого гелия.
2. Теплообменник (5) по п. 1, дополнительно включающий в себя:
множество теплопроводных контуров трубки (30), обвитых по периферии вокруг контейнера для передачи тепла от компонента, ассоциированного с работой сверхпроводящего магнита (10).
3. Теплообменник (5) по п. 1, дополнительно включающий в себя:
расширительную камеру (130), соединенную с криогенной охлаждающей головкой (100), которая подает гелий к охлаждающей головке и принимает гелий от нее.
4. Теплообменник (5) по п. 1, в котором теплопроводный цилиндрический контейнер (40) включает в себя:
отражательную пластину (60), расположенную горизонтально в контейнере (40), для разделения контейнера на нижнюю часть, которая принимает жидкий гелий от охлаждающей колонны (90), и верхнюю часть, которая подает газообразный гелий в охлаждающую колонну (90).
5. Теплообменник (5) по п. 1, в котором теплопроводная трубка (30) герметизирована для сохранения гелия при температуре от 4,5°K до 295°K и/или выдерживания внутреннего давления по меньшей мере до 102 атмосфер.
6. Теплообменник (5) по п. 1, в котором теплопроводная трубка (30), такая как трубка из нержавеющей стали, меди или алюминия, образует термосифон, который выполняет циркуляцию газообразного гелия с использованием тепловых градиентов без подвижных частей.
7. Теплообменник (5) по п. 1, в котором теплопроводный цилиндрический контейнер (40) ориентирован с простирающейся горизонтально продольной осью, и гелий течет между теплопроводным цилиндрическим контейнером (40) и охлаждающей колонной (90) с использованием тепловых градиентов и/или силы тяжести без подвижных частей.
8. Теплообменник (5) по п. 7, дополнительно содержащий:
приток (80) к теплопроводному цилиндрическому контейнеру (40) из колонны (90), расположенный на нижнем конце контейнера (40) и отток (70) из теплопроводного цилиндрического контейнера, расположенный на верхнем конце контейнера, для подачи газообразного гелия к колонне (90).
9. Теплообменник (5) по п. 1, в котором гелий течет между теплопроводным цилиндрическим контейнером (40) и охлаждающей
колонной (90) с использованием тепловых градиентов и/или силы тяжести без подвижных частей.
10. Теплообменник (5) по п. 1, в котором газообразный гелий входит в часть трубки (30), намотанной вокруг контейнера (40), выше того места, где газообразный гелий выходит из части трубки, намотанной вокруг контейнера (40).
11. Теплообменник (5) по любому из пп. 1-10, дополнительно включающий в себя:
множество теплопроводных пластин (200), каждая из которых соединена с возможностью передачи тепла с внешней частью контейнера (40), простирающихся от контейнера (40), и каждая расположена с промежутками с интервалами вдоль длины контейнера (40), трубка обвита вокруг контейнера с возможностью обмена теплом с пластинами.
12. Теплообменник (5) по любому из пп. 2-10, дополнительно включающий в себя:
распределитель (150), который соединяет охлаждение с контурами для обеспечения баланса давления между ними.
13. Магнитная система для магнитного резонанса, содержащая:
сверхпроводящий магнит (10) для магнитного резонанса;
теплообменник по любому из пп. 1-12.
14. Способ охлаждения сверхпроводящего магнита (10), содержащий этапы, на которых:
выполняют циркуляцию (370) газообразного гелия в замкнутом контуре теплопроводной трубки (30), обвитой по периферии вокруг теплопроводного контейнера гелия и соединенной в закрытом
контуре по меньшей мере с одним теплообменником (20) сверхпроводящей катушки, которая передает тепло от сверхпроводящего магнита (10) циркулирующему газообразному гелию;
передают тепло (390) от циркулирующего газообразного гелия в замкнутом контуре теплопроводной трубки теплопроводному контейнеру гелия, соединенному с охлаждающей колонной, которая принимает газообразный гелий из него и подает в него жидкий гелий;
конденсируют (400) газообразный гелий посредством криогенной охлаждающей головки (100), смонтированной на охлаждающей колонне, в холодный жидкий гелий.
15. Способ охлаждения сверхпроводящего магнита (10) по п. 14, дополнительно включающий в себя этапы, на которых:
выполняют запуск (300) при комнатной температуре с газообразным гелием, герметизированным в замкнутом контуре теплопроводной трубки, при давлении 65-105 бар;
охлаждают (310) газообразный гелий, содержащийся в охлаждающей колонне (90), с помощью криогенной охлаждающей головки (100);
когда давление в охлаждающей колонне падает, добавляют (320) больше гелия из расширительной камеры (130) и заставляют гелий принять жидкое состояние в теплопроводном контейнере;
передают (330) тепло от газообразного гелия, герметизированного в замкнутом контуре теплопроводной трубки, жидкому гелию в теплопроводном контейнере;
передают (340) тепло от сверхпроводящего магнита газообразному гелию в теплопроводной трубке.