仅用十余年，中国有了自己的“超级低温工厂” | 科技自立自强
2008年9月
神舟七号飞船发射成功
这是举国欢庆的时刻
在中国科学院理化技术研究所（以下简称理化所）
科学家们却开始思考一个问题：
未来，航天事业要发展
需要依靠大型运载火箭
液氢液氧是推力高且环保的火箭推进剂
但氢气要在-253℃才能变为液态
因此想生产液氢
先要有大型低温制冷装置
此时，美国正在对中国禁售-250℃以下的
低温制冷机及核心部件
于是，2009年1月
理化所科学家主动向中国科学院请缨
申请攻下大型氢氦低温制冷技术的“堡垒”
一场大型低温制冷装备国产化攻坚战悄然开始
▲-269℃温度下冷量为2500瓦的千瓦级液氦制冷机冷箱（左）和-271℃温度下冷量为500瓦的百瓦级超流氦制冷机冷箱（右）。
大型低温制冷装备
素有“超级低温工厂”之称
它如同超大型“冰箱”一般
能够将温度降到
-253℃以下乃至-271℃超低温
并维持百瓦至万瓦制冷量
2010年至2015年
在财政部和中国科学院共同支持下
“大型低温制冷设备研制”项目取得成功
从而使我国初步具备
大型液氢温区低温制冷装备研制能力
但对于科学家来说
征途才刚刚起步
从“十二五”时期起
我国部署了大量大科学装置项目
对更低温区的低温制冷机的需求骤增
有人说
“如果没有大型液氦或超流氦温区的制冷装备
大部分大科学装置无异于一堆废铁”
理化所领导班子认为：
“我们不能只满足于做到液氢温区
还要继续往下降，覆盖全温区
降到液氦温区甚至超流氦温区。”
当时，摆在科研人员面前的路有两条
一是“一步一个台阶”
先立一个项目攻克液氦温区制冷装备
再立一个项目攻克超流氦温区制冷装备
这种做法步子稳，但速度慢
二是“一步跨两个台阶”
只立一个项目
研制出能同时提供-269℃和-271℃温度的装备
这种做法速度快，但风险高
最终，他们选择了第二条路
走这条路
研究团队要先备好两条“腿”
一条“腿”是研制出百瓦级液氦制冷装备
并将其放大至千瓦级
另一条“腿”是研制出百瓦级超流氦制冷装备
两条“腿”都准备好之后
研究团队要让它们协调一致“跑”起来
先说第一条“腿”
2016年9月
250瓦液氦系统开始调试
没想到开机一试
就出了问题：
温度降不下去
为了赶进度
团队成员住进大厂房
没日没夜地干了一个多月
总算找到了问题
调试进度也随之顺畅起来
2017年10月
250瓦液氦温区制冷机通过专家验收
关键部件国产化率100%
2019年9月
2500瓦大型液氦温区制冷系统
性能达到设计指标
第二条“腿”的准备过程同样艰辛
最让大家提心吊胆的就是核心设备——
离心式冷压缩机
为了稳妥起见
项目组准备了两条路线
一是从国外购买整机或零部件
二是全部自主研制
结果，第一条路线
状况层出不穷
要么国外公司不卖，要么卖的产品不好用
第二条路线
反倒让人踏实许多
科研团队持续积累技术经验
攻克了高速电磁轴承电机的技术难题
到2019年
冷压缩机集成到超流氦系统试验台上
两条“腿”准备好了
接下来
就要让它们“跑”起来
可就在逼近500瓦、-271℃时
问题又出现了：
试验经常做着做着就停机
电机过热，仪表报警
迟迟无法解决问题
大家狠下心
给冷压缩机做了“大手术”
换掉电机里所有线圈，优化冷却结构
2020年10月，线圈更换完毕
第十二次联调开始
这一次
他们要挑战72小时
1小时、5小时、7小时、10小时……
这是成功的征兆
12小时、24小时、36小时、48小时……
系统依然平稳
直到10月20日，设备平稳运行72小时
“这件事终于完成了！”
大家肩上的压力松快下来
2020年12月29日
液氦、超流氦低温制冷装置
通过专家组验收
从此，中国有了自己的“超级低温工厂”
在老一辈科学家积累的基础上
中国科学家仅用十余年
就走完了西方国家数十年的路
目前，大型低温制冷机已应用了18台（套）
科研人员感慨
“我们承担国家大项目
不光要把这项目完成了
而且要为国家大型低温产业打下基础。”
如今
我国大型低温制冷技术进入新的发展阶段
科学家的脚步没有停下来
他们正在面向国家需求
布局极低温大冷量制冷机研究
助力中国成为世界低温技术和低温产业高地
全面支撑国家战略资源、航空航天等发展
阅读全文请见