%0 Thesis
%4 sid.inpe.br/iris@1905/2005/08.04.03.36
%2 sid.inpe.br/iris@1905/2005/08.04.03.36.22
%F 10577
%T Estudo de técnicas de resfriamento rápido de antenas esferoidais utilizandas em detectores de ondas gravitacionais
%J x
%D 2002
%8 2002-10-07
%9 Dissertação (Mestrado em Astrofísica)
%P 224
%A Furtado, Sérgio Ricardo,
%E Wuensche, Carlos Alexandre (presidente),
%E Aguiar, Odylio Denys de (orientador),
%E Araujo, José Carlos Neves de,
%E Jablonski, Francisco José,
%E Oliveira Jr., Nei Fernandes de,
%E Garcia, Ézio Castejon,
%I Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
%C São José dos Campos
%K astrofísica.
%X A detecção de Ondas Gravitacionais utilizando antenas ressonantes poderá envolver, num futuro próximo, o resfriamento de grandes massas (cerca de 100 toneladas), da temperatura ambiente (300K) até temperaturas ultracriogênicas (20mK), e a necessidade de se garantir vários meses de operação do detector com poucas e curtas interrupções para manutenção. Para resfriar estes detectores é utilizado um gás de troca (hélio), sendo o calor da antena removido para um reservatório frio por condução térmica e convecção natural. Consegue-se obter com esta técnica tempos de resfriamento de aproximadamente uni mês para detectores de barras cilíndricas de 2,5 toneladas. Caso essa mesma técnica fosse empregada para o resfriamento...de uma antena esférica com 100 toneladas, o tempo de resfriamento seria da ordem de 10 meses, inviabilizando a operação dessas antenas. Neste trabalho são estudadas técnicas de resfriamento rápido, como chaveamento térmico ou convecção forçada, a partir da temperatura ambiente até a temperatura de ebulição do nitrogênio liquido (77,4K), utilizando um icosaedro truncado, feito de alumínio com 25 cm de diâmetro e 19 kg de massa. Os tempos de resfriamento obtidos, por convecção forçada e chaveamento térmico, para o protótipo de Alumínio foram, respectivamente, de 30 h e 60 h. A partir destes resultados foi possível estimar o tempo de resfriamento para uma antena esférica com 1,15 tonelada em cerca de 45 h, por qualquer urna das técnicas estudadas, mostrando ser possível obter para o chaveamento térmico tempos de resfriamento similares aos obtidos por convecção forçada. ABSTRACT: The resonant-mass technique for the detection of Gravitational Waves may involve, in the near future, the cooling of very large masses (about 100 tons) from room temperature (300K) to extreme cryogenic temperatures (20mK). To cool these detectors down to cryogenic temperatures an exchange gas (helium) is used, and the heat is removed from the antenna to the cold reservoir by thermal conduction and natural convection. With the current technique, cooling times of about one month can be obtained for cylindrical bar antennas of 2.5 tons. Should this same technique be used to coo! a 100-ton spherical antenna the cooling time would be about 10 months, making the operation of these antennas impracticable. In this work we study the above-mentioned cooling technique and others, like thermal switching and forced convection from room temperature down to liquid nitrogen temperature (77K) using an alutninum, 19kg-25cm-diameter, truncated icosahedron. The cooling times to coo! the Al prototype by forced convection and thermal switching were 30h and 60h, respectively. From these results it was possible to estimate the cooling time of a spherical antenna of 1,15 tons. This time would be about 45 h for the studied techniques. It shows the possibility to obtain the same cooling times for the thermal switching as that obtained by forced convection.
%@language pt
%3 publicacao.pdf