我国研发成功-271℃超流氦大型低温制冷装备

近日，由财政部支持、中国科学院理化技术研究所（以下简称理化所）承担的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”通过验收及成果鉴定，标志着我国打破发达国家的技术垄断，具备了研制液氦温度（零下269摄氏度）千瓦级和超流氦温度（零下271摄氏度）百瓦级大型低温制冷装备的能力，将可满足大科学工程、航天工程、氦资源开发等国家战略高技术发展的迫切需要。

液氦温度低至零下269摄氏度，是深低温区最重要的低温源。但越往低温推进，制冷技术难度、成本、功耗都呈几何级数上升。理化所在几十年低温技术积累的基础上，在洪朝生院士、周远院士指导下，通过一代代低温科技工作者的不懈努力，坚持走自主创新道路，经过5年多奋斗，在液氢温度（零下253摄氏度）制冷机的基础上，自主研制出技术指标为2500W@4.5K和500W@2K的大型氦制冷机。

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术、高稳定性离心式冷压缩机技术、大型复杂低温制冷系统集成与调试技术等。

该项目“边研究、边应用、边转化”，实现了百瓦级大型制冷机成功应用，包括用于宁夏盐池液化天然气闪蒸汽提氦项目，初步打通了我国氦资源开发的技术链条；应用于直线加速器；出口应用于韩国核聚变大科学装置等。

项目的成功实施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行业的快速发展，提高了一批高科技制造企业的核心竞争力，使相关技术实现了从无到有、从低端到高端的提升，在我国初步形成了功能齐全、分工明确的低温产业群。

成果鉴定专家组认为，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达到国际领先水平。

（原载于《中国科学报》 2021-04-19 第1版）