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冷卻設(shè)備

零下271℃!我國自主研發(fā)出超流氦大型低溫制冷裝備

來源:科技日報(bào)2021-04-19 我要評論(0 )   

4月16日,科技日報(bào)記者從中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所獲悉,國家重大科研裝備研制項(xiàng)目“液氦到超流氦溫區(qū)大型低溫制冷系統(tǒng)研制”通過驗(yàn)收及成果鑒定,我國具備了研制液氦溫...

4月16日,科技日報(bào)記者從中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所獲悉,國家重大科研裝備研制項(xiàng)目“液氦到超流氦溫區(qū)大型低溫制冷系統(tǒng)研制”通過驗(yàn)收及成果鑒定,我國具備了研制液氦溫度(-269℃)千瓦級和超流氦溫度(-271℃)百瓦級大型低溫制冷裝備的能力,打破了發(fā)達(dá)國家的技術(shù)壟斷。

項(xiàng)目成果鑒定專家組認(rèn)為,該項(xiàng)目整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平,其中高穩(wěn)定性離心式冷壓縮機(jī)技術(shù)和兆瓦級氦氣噴油式螺桿壓縮機(jī)技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。


五年攻關(guān)的背后是幾十年的技術(shù)積累

正如某些材料在特定溫度下會出現(xiàn)電阻為零的超導(dǎo)現(xiàn)象一樣,一些材料在特定溫度下,也會出現(xiàn)流阻為零的超流現(xiàn)象。

當(dāng)溫度低到-271℃時(shí),液氦就會變成超流氦?!按藭r(shí),流阻變?yōu)榱?,而且還會出現(xiàn)杯子內(nèi)的液氦能夠沿著杯子壁流到杯子外面等奇特現(xiàn)象?!表?xiàng)目首席科學(xué)家、中科院理化所研究員李青說。

液氦是制造超低溫的“神器”。隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,我國已成為大型低溫制冷設(shè)備的使用大國。

“然而,由于缺乏大型低溫制冷系統(tǒng)、關(guān)鍵子設(shè)備及集成技術(shù),我國大型低溫制冷裝備長期被國外壟斷,幾乎全部依賴進(jìn)口?!敝锌圃豪砘h委副書記劉新建坦言。

2015年12月,中科院理化所開始啟動(dòng)液氦到超流氦溫區(qū)大型低溫制冷設(shè)備的研制工作?!皬闹袊茖W(xué)院院士洪朝生,到中國科學(xué)院院士周遠(yuǎn),在幾十年低溫技術(shù)積累的基礎(chǔ)上,我們堅(jiān)持走自主創(chuàng)新道路,經(jīng)過5年多的拼搏奮斗,在液氫溫度(-253℃)制冷機(jī)的基礎(chǔ)上,今天終于自主研制出了技術(shù)指標(biāo)為2500W@4.5K和500W@2K的大型氦制冷機(jī)。”李青說。

“該裝備的研制成功,不僅可以滿足大科學(xué)工程、航天工程、氦資源開發(fā)等國家戰(zhàn)略高技術(shù)發(fā)展的迫切需要,而且可以促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展?!眲⑿陆ǔ錆M自豪。


項(xiàng)目打造了“邊研究、邊應(yīng)用、邊轉(zhuǎn)化”發(fā)展模式

該項(xiàng)目在應(yīng)用和成果轉(zhuǎn)化方面也獲得重要進(jìn)展,打造了“邊研究、邊應(yīng)用、邊轉(zhuǎn)化”的發(fā)展模式。2016年,依托于該重大科研裝備研制項(xiàng)目產(chǎn)生的核心技術(shù),中科院理化所聯(lián)合社會資本共同創(chuàng)立科技成果轉(zhuǎn)化企業(yè)——北京中科富海低溫科技有限公司。

百瓦級大型制冷機(jī)實(shí)現(xiàn)了成功應(yīng)用,包括用于寧夏鹽池液化天然氣閃蒸汽提氦項(xiàng)目,初步打通了我國氦資源開發(fā)的技術(shù)鏈條;應(yīng)用于國內(nèi)直線加速器;出口應(yīng)用于韓國核聚變大科學(xué)裝置(KSTAR)等,得到用戶廣泛認(rèn)可,支撐了相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。

更重要的是,項(xiàng)目的成功實(shí)施,培育了20余家優(yōu)秀配套企業(yè),通過與配套企業(yè)開展關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān),增強(qiáng)了企業(yè)的制造和創(chuàng)新能力,提升了企業(yè)工藝工程化水平,帶動(dòng)我國高端氦螺桿壓縮機(jī)、低溫?fù)Q熱器和低溫閥門等行業(yè)的快速發(fā)展,提高了一批高科技制造企業(yè)的核心競爭力,使相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從無到有、從低端到高端的提升,在我國初步形成了功能齊全、分工明確的低溫產(chǎn)業(yè)群。

“未來,我們將繼續(xù)開展萬瓦級制冷機(jī)和液化器技術(shù)攻關(guān)和裝備研制,為滿足量子科技發(fā)展和應(yīng)用,布局mK級大冷量制冷機(jī)的研究。”劉新建說道。


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