安徽合肥讯——在今日于合肥盛大开幕的第三届中国（安徽）科技创新成果转化交易会上，中国科学院理化技术研究所低温科学与技术全国重点实验室（以下简称“理化所低温实验室”）的一项重大科研成果吸引了全场的目光——万瓦级氦制冷机系统。这一系统的首次公开亮相，标志着我国在超大型低温制冷装备领域取得了历史性的突破，为国家重大科技基础设施建设、战略性新兴产业发展以及前沿科学研究提供了强有力的技术支撑。
超低温制冷：大科学时代的“制冷心脏”
大型低温制冷装备，如同一个超大容量、精密控制的“冰箱”，能够将温度维持在-253℃至-271℃的极端低温环境。这种极低温环境是许多前沿科技领域不可或缺的条件。例如，液氢、液氦等珍贵资源的生产和储存，航天工程中的火箭推进剂，氢能源储运的关键环节，氦资源开发，以及可控核聚变、粒子加速器等大科学装置的运行，都离不开大型低温制冷装备的支撑。
万瓦级氦制冷机，特指在液氦温度（-269℃）下制冷量达到10000瓦以上的超大型低温制冷机。这种级别的制冷机是可控核聚变装置、粒子加速器等大科学装置稳定运行的基础保障，其技术难度之高，长期以来一直是制约我国相关领域发展的瓶颈之一。
自主创新：打破技术壁垒，实现全链条突破
此次理化所低温实验室发布的万瓦级氦制冷机系统，实现了全链条的技术突破，核心组件包括氦气压缩机、氦气体轴承透平膨胀机及低温换热器等均完成了国产自主化研制。这一成就的取得，打破了长期以来国外技术垄断的局面，标志着我国在超低温制冷领域实现了从“跟跑”到“并跑”，乃至“领跑”的跨越。
核心组件国产化：自主可控的基石
- 氦气压缩机： 氦气压缩机是氦制冷机的核心动力源，其性能直接决定了制冷机的制冷能力和效率。理化所低温实验室通过自主研发，掌握了高效率、高可靠性的氦气压缩机设计和制造技术，为万瓦级氦制冷机的稳定运行提供了保障。
- 氦气体轴承透平膨胀机： 透平膨胀机是实现低温制冷的关键部件，其作用是将高压氦气膨胀降温。气体轴承透平膨胀机具有无油润滑、运行平稳、寿命长等优点，是大型氦制冷机的首选。理化所低温实验室攻克了气体轴承设计、转子动力学分析、精密加工等关键技术，成功研制出高性能的氦气体轴承透平膨胀机。据介绍，该设备中的透平膨胀机转速更是达到了惊人的10万-15万转/分钟，体现了极高的技术水平。
- 低温换热器： 低温换热器是实现冷量传递的关键部件，其性能直接影响制冷机的制冷效率。理化所低温实验室通过优化换热器结构设计、采用新型换热材料等手段，提高了换热器的换热效率，降低了能量损耗。
庞大身躯蕴藏强大能量：技术指标领先
这台万瓦级氦制冷机的冷箱总长约28米，直径超过4米，其庞大的身躯背后蕴藏着强大的制冷能力。在液化模式下，该制冷机每小时可产出3370升液氦，这一指标达到了国际先进水平，充分展示了我国在超低温制冷技术领域的实力。
服务国家战略：赋能重大科技基础设施
据介绍，该万瓦级氦制冷机将服务于国家重大科技基础设施“加速器驱动嬗变研究装置”（CiADS）。CiADS是国家“十二五”期间启动建设的重大科技基础设施，旨在通过加速器驱动的次临界反应堆，开展核废料嬗变研究，解决核能可持续发展面临的重大挑战。万瓦级氦制冷机将为CiADS提供稳定可靠的低温环境，保障其顺利运行。
加速器驱动嬗变研究装置（CiADS）：解决核废料难题的希望
核废料是核能发展面临的重大难题之一。核废料中含有大量的长寿命放射性核素，需要经过数万年甚至数十万年的安全储存才能达到无害化。加速器驱动嬗变技术，通过高能质子轰击重金属靶，产生中子，再利用中子将长寿命放射性核素转化为短寿命或稳定核素，从而大大缩短核废料的安全储存时间。
CiADS的建设，将为我国开展加速器驱动嬗变研究提供重要的实验平台，有望为解决核废料难题提供新的思路和方法。万瓦级氦制冷机作为CiADS的关键配套设备，将为该装置的稳定运行提供重要的保障。
应用前景广阔：助力多领域发展
除了服务于CiADS之外，理化所低温实验室研发的500瓦级氦制冷机已确定应用于合肥先进光源（HALF）项目，为第四代同步辐射光源建设提供技术保障。这表明，我国自主研发的氦制冷机技术正在逐步走向应用，将在更多领域发挥重要作用。
合肥先进光源（HALF）：探索微观世界的利器
同步辐射光源是一种利用加速器产生的接近光速的电子束，在磁场中偏转时发出的高强度电磁辐射。同步辐射光具有亮度高、波长范围宽、偏振性好等优点，被广泛应用于物理、化学、生物、材料等领域的研究。
合肥先进光源是正在建设中的第四代同步辐射光源，其亮度将比第三代同步辐射光源提高数个数量级，能够为科学家提供更加精细的实验手段，帮助他们更好地探索微观世界的奥秘。500瓦级氦制冷机将为合肥先进光源的超导磁体提供低温环境，保障其稳定运行。
氢能源储运：未来能源的重要载体
氢能源被认为是未来最具潜力的清洁能源之一。然而，氢气密度低，难以储存和运输，是制约氢能源发展的瓶颈之一。将氢气液化可以大大提高其体积能量密度，从而降低储存和运输成本。
大型低温制冷装备是实现氢气液化的关键设备。我国自主研发的万瓦级氦制冷机，将为氢能源储运提供重要的技术支撑，助力氢能源产业的发展。
氦资源开发：保障战略资源供应
氦气是一种重要的战略资源，广泛应用于医疗、科研、工业等领域。然而，氦气在地球上的储量有限，且分布不均。我国氦资源相对匮乏，长期依赖进口。
大型低温制冷装备可以用于从天然气中提取氦气。我国自主研发的万瓦级氦制冷机，将为氦资源开发提供重要的技术支撑，保障我国战略资源供应。
国际合作与竞争：中国力量的崛起
当前，国际热核聚变实验堆（ITER）所采用的3台氦制冷机即为此量级装备。这意味着，我国自主研发的万瓦级氦制冷机，已经达到了国际先进水平，具备了参与国际合作与竞争的实力。
国际热核聚变实验堆（ITER）：人类能源的未来
ITER是目前世界上最大的国际合作项目之一，旨在验证聚变能的科学和技术可行性。ITER的建设，将为人类开发利用聚变能奠定基础。
ITER需要大型氦制冷机为其超导磁体提供低温环境。我国参与了ITER的建设，并提供了部分关键设备。我国自主研发的万瓦级氦制冷机，将为我国参与ITER的后续合作提供更加有利的条件。
专家解读：自主创新是关键
项目负责人、中国科学院理化技术研究所胡忠军研究员表示，本次发布的万瓦级氦制冷机实现了全链条技术突破，核心组件包括氦气压缩机、氦气体轴承透平膨胀机及低温换热器等均完成国产自主化研制。他强调，自主创新是取得这一突破的关键。只有掌握核心技术，才能不受制于人，才能在国际竞争中占据主动。
未来展望：持续创新，引领发展
万瓦级氦制冷机的成功研制，是我国在超低温制冷领域取得的重大突破，为国家重大科技基础设施建设、战略性新兴产业发展以及前沿科学研究提供了强有力的技术支撑。
未来，我国将继续加大对超低温制冷技术的研发投入，不断提升自主创新能力，为建设科技强国、实现中华民族伟大复兴的中国梦贡献力量。同时，也应加强国际合作，共同推动超低温制冷技术的发展，为解决全球能源、环境等问题贡献中国智慧和中国方案。
此次万瓦级氦制冷机的公开亮相，不仅是一项科技成果的展示，更是一次中国自主创新能力的宣示。它标志着中国在关键核心技术领域取得了重要进展，也预示着中国将在未来的科技竞争中扮演更加重要的角色。
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