在零下271摄氏度的极端低温环境中,百瓦级的巨大功率不再是幻想。家用冰箱已经能够实现零下18摄氏度的制冷效果,而同等功率下的超流氦温度则需要我们追求国际先进技术。
近日,一项国家重大科研装备研制项目——“液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制”——成功验收及成果鉴定,这标志着中国在这一领域取得了新的突破。该项目由财政部支持,中国科学院理化技术研究所承担研究工作。专家组认为,该项目整体技术达到国际先进水平,其中高稳定性离心式冷压缩机技术和兆瓦级氦气喷油式螺杆压缩机技术甚至达到了国际领先水平。
这项液氦到超流氦温区大型低温制冷装备对于航空航天、氢能源储运、氦资源开发以及一批大科学装置至关重要。在多年来,我国在这一领域依赖进口,而部分专用设备买不到,即便可以买到也面临严重的供给不足问题。
总指挥刘新建研究员介绍,此次项目取得了一系列核心技术突破,包括大型低温制冷系统整机设计体系构建及控制技术、系列化气体轴承氦透平膨胀机技术、大型超流氦负压换热器技术、大型高效氦气喷油螺杆压缩机技術、高稳定性离心式冷压缩机技術、大型复杂低温制冷系统集成与调试技術等。
首席科学家李青研究员表示,从零下269摄氏度开始,每降一个温度或增加一个数量级,都将带来指数级的挑战。这使得万瓦级和千瓦级的大型低温制冷装备成为世界难题,也为科研团队提供了未来发展方向。
据了解,百瓦级的大型超流氦情目前已经应用于宁夏盐池液化天然气闪蒸气提氦项目、加速器和核聚变大科学装置等行业,为相关产业提供强有力的支撑。此外,该项目还促进了我国高端螺杆压缩机、低温换热器和阀门等行业快速发展,并初步形成了一套功能齐全且分工明确的低温产业链条。