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冷卻設備

零下271℃!我國自主研發出超流氦大型低溫製冷裝備

來源:科技日報2021-04-19 我要評論(0 )   

4月16日,科技日報記者從(cong) 中國科學院理化技術研究所獲悉,國家重大科研裝備研製項目“液氦到超流氦溫區大型低溫製冷係統研製”通過驗收及成果鑒定,我國具備了研製液氦溫...

4月16日,科技日報記者從(cong) 中國科學院理化技術研究所獲悉,國家重大科研裝備研製項目“液氦到超流氦溫區大型低溫製冷係統研製”通過驗收及成果鑒定,我國具備了研製液氦溫度(-269℃)千瓦級和超流氦溫度(-271℃)百瓦級大型低溫製冷裝備的能力,打破了發達國家的技術壟斷。

項目成果鑒定專(zhuan) 家組認為(wei) ,該項目整體(ti) 技術達到國際先進水平,其中高穩定性離心式冷壓縮機技術和兆瓦級氦氣噴油式螺杆壓縮機技術達到國際領先水平。


五年攻關(guan) 的背後是幾十年的技術積累

正如某些材料在特定溫度下會(hui) 出現電阻為(wei) 零的超導現象一樣,一些材料在特定溫度下,也會(hui) 出現流阻為(wei) 零的超流現象。

當溫度低到-271℃時,液氦就會(hui) 變成超流氦。“此時,流阻變為(wei) 零,而且還會(hui) 出現杯子內(nei) 的液氦能夠沿著杯子壁流到杯子外麵等奇特現象。”項目首席科學家、中科院理化所研究員李青說。

液氦是製造超低溫的“神器”。隨著社會(hui) 經濟的高速發展,我國已成為(wei) 大型低溫製冷設備的使用大國。

“然而,由於(yu) 缺乏大型低溫製冷係統、關(guan) 鍵子設備及集成技術,我國大型低溫製冷裝備長期被國外壟斷,幾乎全部依賴進口。”中科院理化所黨(dang) 委副書(shu) 記劉新建坦言。

2015年12月,中科院理化所開始啟動液氦到超流氦溫區大型低溫製冷設備的研製工作。“從(cong) 中國科學院院士洪朝生,到中國科學院院士周遠,在幾十年低溫技術積累的基礎上,我們(men) 堅持走自主創新道路,經過5年多的拚搏奮鬥,在液氫溫度(-253℃)製冷機的基礎上,今天終於(yu) 自主研製出了技術指標為(wei) 2500W@4.5K和500W@2K的大型氦製冷機。”李青說。

“該裝備的研製成功,不僅(jin) 可以滿足大科學工程、航天工程、氦資源開發等國家戰略高技術發展的迫切需要,而且可以促進相關(guan) 領域先進技術的發展。”劉新建充滿自豪。


項目打造了“邊研究、邊應用、邊轉化”發展模式

該項目在應用和成果轉化方麵也獲得重要進展,打造了“邊研究、邊應用、邊轉化”的發展模式。2016年,依托於(yu) 該重大科研裝備研製項目產(chan) 生的核心技術,中科院理化所聯合社會(hui) 資本共同創立科技成果轉化企業(ye) ——北京中科富海低溫科技有限公司。

百瓦級大型製冷機實現了成功應用,包括用於(yu) 寧夏鹽池液化天然氣閃蒸汽提氦項目,初步打通了我國氦資源開發的技術鏈條;應用於(yu) 國內(nei) 直線加速器;出口應用於(yu) 韓國核聚變大科學裝置(KSTAR)等,得到用戶廣泛認可,支撐了相關(guan) 行業(ye) 的發展。

更重要的是,項目的成功實施,培育了20餘(yu) 家優(you) 秀配套企業(ye) ,通過與(yu) 配套企業(ye) 開展關(guan) 鍵核心技術攻關(guan) ,增強了企業(ye) 的製造和創新能力,提升了企業(ye) 工藝工程化水平,帶動我國高端氦螺杆壓縮機、低溫換熱器和低溫閥門等行業(ye) 的快速發展,提高了一批高科技製造企業(ye) 的核心競爭(zheng) 力,使相關(guan) 技術實現了從(cong) 無到有、從(cong) 低端到高端的提升,在我國初步形成了功能齊全、分工明確的低溫產(chan) 業(ye) 群。

“未來,我們(men) 將繼續開展萬(wan) 瓦級製冷機和液化器技術攻關(guan) 和裝備研製,為(wei) 滿足量子科技發展和應用,布局mK級大冷量製冷機的研究。”劉新建說道。


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