北京訊 地球南北極的最低温度都没低於零下100℃,你能想象置身於零下271℃的環境裏是什麽感受嗎?
4月16日,記者從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“液氦到超流氦温區大型低温制冷系統研製”通過驗收及成果鑒定,這標誌着我國具備了研製液氦温度(零下269℃)千瓦級和超流氦温度(零下271℃)百瓦級大型低温制冷裝備的能力,打破了發達國家的技術壟斷。
項目成果鑒定專家組認爲,該項目整體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。
【五年攻關的背後是幾十年的技術積累】 正如某些材料在特定温度下,會出現電阻爲零的超導現象一樣,一些材料在特定温度下,也會出現流阻爲零的超流現象。
當温度低到零下271℃時,液氦就會變成超流氦。“此時,流阻變爲零,而且還會出現杯子内的液氦能够沿着杯子壁流到杯子外面等奇特現象。”項目首席科學家、中科院理化所研究員李青説。
液氦是製造超低温的“神器”。液氦到超流氦温區大型低温制冷設備是氦資源開採、航天工程、氫能利用、以及大科學裝置運行不可替代的基礎支撑裝備。隨着社會經濟的高速發展,我國已成爲大型低温制冷設備的使用大國。
“然而,由於缺乏大型低温制冷系統、關鍵子設備及集成技術,我國大型低温制冷裝備長期被國外壟斷,幾乎全部依賴進口。”中科院理化所黨委副書記劉新建坦言。
爲突破國外對我國大型氦低温制冷技術封鎖,解决大型氦低温制冷技術的瓶頸,攻克大型低温制冷關鍵核心技術,2015年12月,中科院理化所開始啓動液氦到超流氦温區大型低温制冷設備的研製工作。
“該裝備的研製成功,不僅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,而且可以促進相關領域先進技術的發展。”劉新建自豪地説。
【項目打造了“邊研究、邊應用、邊轉化”發展模式】 李青介紹,大型低温制冷裝備研製過程中,先後取得了一系列核心技術突破,包括大型低温制冷系統整機設計體系構建及控制技術、系列化氦氣體軸承氦透平膨脹機技術、超流氦負壓换熱器技術、大型高效氦氣噴油螺杆壓縮機技術、高穩定性離心式冷壓縮機技術以及大型復雜低温制冷系統集成與調試技術等。
與此同時,該項目在應用和成果轉化方面也獲得重要進展,打造了“邊研究、邊應用、邊轉化”的發展模式。
2016年,依託於該重大科研裝備研製項目産生的核心技術,中科院理化所聯合社會資本共同創立科技成果轉化企業——北京中科富海低温科技有限公司。
百瓦級大型制冷機實現了成功應用,包括用於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;應用於國内直綫加速器;出口應用於韓國核聚變大科學裝置(KSTAR)等。得到用户廣泛認可,支撑了相關行業的發展。
更重要的是,項目的成功實施,培育了20餘家優秀配套企業,通過與配套企業開展關鍵核心技術攻關,增强了企業的製造和創新能力,提昇了企業工藝工程化水平,帶動了我國高端氦螺杆壓縮機、低温换熱器和低温閥門等行業的快速發展,提高了一批高科技製造企業的核心競争力,使相關技術實現了從無到有、從低端到高端的提昇,在我國初步形成了功能齊全、分工明確的低温産業群。
“未來,我們將繼續開展萬瓦級制冷機和液化器技術攻關和裝備研製,爲滿足量子科技發展和應用,布局mK級大冷量制冷機的研究。”劉新建説道。(陸成寬)