-271℃！超流氦温区大型低温制冷机完成“我国造”

发布时间：2025-05-04　点此：957次

-271℃！超流氦温区大型低温制冷机完结“我国造”

4月15日，国家严重科研配备研发项目“液氦到超流氦温区大型低温制冷体系研发”经过检验及效果鉴定，意味着我国自主研发成功超流氦温度(-271℃)大型低温制冷配备。以我国科学院院士甘子钊为组长的检验专家组以为，这一设备“全面打破了大型氦低温制冷配备中心技能”，“使我国大型液氦到超流氦温区低温制冷技能进入世界先进队伍”。

这项由我国科学院理化技能研讨所完结的效果，不只打破了“卡脖子”要害技能，更顺利完结工业化，带动了上下游工业的开展，开始形成了功用完全、分工清晰的低温工业群，为产学研深度交融的技能立异体系的树立供给了一个模板。

打破“卡脖子”技能，我国自主研发出超流氦大型低温制冷配备

氦是一种气体，在-269℃会成为液体，到-271℃就会成为超流氦，流阻变为零，呈现沿着杯壁流到杯外等独特现象。

我国科学院理化技能研讨所副书记、项目总指挥刘新建介绍：“液氦和超流氦在现代工业、动力、科学研讨中有非常重要的效果，例如电子对撞机等大型科研设备的要害部件需求‘泡’在其间运用，而咱们要开发氦气资源，也有必要将其液化。”

要想得到液氦或超流氦，就需求低温制冷机。在实验室中运用液氦或把温度降低到挨近绝对零度并制备超流氦不算是太大的难题，但要制备作为动力、资源或可以大规划运用的液氦或超流氦却并不简单——“咱们可以把这个大型低温制冷体系幻想成一个大冰箱，这个‘大冰箱’要把温度降低到-271℃，还要确保千瓦级、白瓦级的接连安稳作业。”项目首席科学家李青说，大型、接连安稳运转，这是一个世界性难题，“到-269℃之后，温度每下降1℃或功率每添加一个数量级，难度都将指数级地添加，相关体系都需求从头规划，要害部件也要晋级换型”。

跟着我国经济实力和科技实力的增加，对大型低温制冷设备的需求也变得更为火急。世界上主要有两家世界企业能做这个温区的大型低温制冷机，我国大型低温制冷配备多年来悉数依靠进口。刘新建说：“其间许多要害中心部件和用于特别范畴的专用制冷设备都在发达国家的禁运、禁售的名单上，能卖给咱们的，不只价格昂贵，并且还有许多约束，是当之无愧的‘卡脖子’技能。”

中科院理化地点低温技能范畴有深沉的堆集技能堆集和人才储藏，经过5年多斗争斗争，在液氢温度20K(-253℃)制冷机的基础上，自主研发出了技能方针为[email protected]和500W@2K的大型氦制冷机。项目首席科学家刘立强说：“这意味着在液氦温度4.2K，即-269℃可以供给数千瓦制冷量，在超流氦温度2K，即-271℃可以供给数百瓦制冷量的大型低温制冷机。”效果鉴定专家组以为，该项目全体技能到达世界先进水平，其间高安稳性离心式冷压缩机技能和兆瓦级氦气喷油式螺杆压缩机技能到达世界领先水平。

产学研深度交融，我国正在成为低温大型制冷设备制作的“第三极”

大型低温制冷体系是使用性很强的设备，以往科研效果转化的先实验室打破、再中试、再工业化的途径难以满意需求。中科院理化地点这一体系的研发过程中，创造性地采取了“边研讨、边使用、边转化”的开展形式。

研讨人员霸占要害中心技能的过程中，就参加“能否工业化”这个方针，重视的不是低温或大功率的方针能“刷”到多高，而是能否完结长时间安稳运转。刘立强说：“简直每一项技能或部件，都要在测验平台上‘跑’，不论实验室方针有多好，只需不能经过测验，那就不能视为成功。”

在这样的形式指导下，产出科研效果时，便是产品下线时。“咱们这个项目发动于2015年。2016年研讨所就联合社会资本一起创建科技效果转化企业——北京中科富海低温科技有限公司。”刘新建介绍，现在，百瓦级大型制冷机现已用于宁夏盐池液化天然气闪蒸汽提氦项目，开始打通了我国氦资源开发的技能链条，还出口到韩国，使用于韩国核聚变大科学设备(KSTAR)等。

检验专家组以为，项目取得了包含大型低温制冷体系整机规划体系构建及操控技能、系列化气体轴承氦透平膨胀机技能等一系列中心技能的打破，完结了安稳、高效、自动操控的运转体系，形成了大型氦低温制冷体系集成与调试的工艺包。

这一项意图成功施行，还带动了我国高端氦螺杆压缩机、低温换热器和低温阀门等职业的快速开展，提高了一批高科技制作企业的中心竞争力，使相关技能完结了从无到有、从低端到高端的提高，在我国开始形成了功用完全、分工清晰的低温工业群。

项目常务副总指挥龚领会说：“咱们不可能自己出产一切部件，一个工业需求完善的上下游链条。”但液氦到超流氦温区大型制冷设备对相关配件的要求比较高，许多要害部件底子买不到。中科院理化所与20多家企业联合，经过协作研发、专利授权等方法，处理了要害部件的出产问题。“现在，百瓦级大型制冷机设备的国产化率能到达90%以上。”技能的更新换代也提高了企业的制作和立异才能，提高了企业的工艺工程化水平，让企业在世界高端制作商场也能占有一席之地。

“现在，千瓦级的大型氦制冷机出产厂房现已在广东中山破土动工；科研上，咱们布局了万瓦级制冷机和液化器技能攻关和配备研发，以及为了满意量子科技开展和使用的mK级大冷量制冷机的研讨。”刘新建介绍：“我国成为世界低温大型制冷设备制作的‘第三极’的方针，未来可期！”

（来历：光明日报）

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