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仅用十余年，中国有了自己的“超级低温工厂” | 科技自立自强
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
▲2017年1月10日，“中国—韩国大型低温制冷系统”应用合作协议签约仪式在理化所举行。
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
▲2500瓦压缩机测试验收。
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
▲我国首套出口国际的200瓦液氦温区制冷机。
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。”
▲大型低温制冷团队。（本文均为理化所供图）
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