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大科学工程中的超低温装备 是这样“炼成”的

2020-12-18 中国高新技术产业导报 阅读 71

  近日,北京中科富海低温科技有限公司成功中标南方光源研究测试平台大科学装置项目,为其提供氦制冷机。南方光源全称为南方先进光源(SAPS),是继中国首台散裂中子源之后,布局建设的又一重要国家大科学装置,未来将为粤港澳大湾区国际科技创新中心建设和产业升级提供重要支撑。其中,氦制冷机是这个大科学装置建设研发过程中必不可少的装备。从依靠国外进口,到完全自主可控,我国低温装备的发展是一个沉淀了近70年的故事……

  从零开始

  挺进-269℃的低温世界

  1951年,洪朝生回国后带领科研团队开拓新中国的低温事业。1956年,他带领团队研制出了我国第一台能够生产液氢的液化器,并在1959年成功实现了氦的液化。中国科学院院士洪朝生团队掌握的这些技术,不仅打破了国外的技术垄断,也迈出了我国低温物理研究的第一步。

  20世纪60年代初,毕业于清华大学热能工程专业的周远,被分配到中科院从事低温技术研究。转眼间半个世纪过去,让中国科学院院士周远引以为豪的是:“以前我国的低温制冷设备大多从国外进口,现在我国60%-70%的低温制冷产品不仅实现了自主研发,还颇具竞争力。”

  从学习借鉴国外技术经验,到打破国外技术垄断,见证这一发展历程的中科富海市场总监潘勤彦说,这正是在两代院士、四代科学家带领下,几代人前仆后继、潜心研究的结果。

  “2009年开始,中科院理化所相继承担中科院重要方向项目。2012年,2kW@20K制冷机成功研制出来,这使得国外同类产品的价格直接下降40%。2014年该型号制冷机成功应用于我国航天冷氦增压输送系统试验平台,这一成功应用案例标志着理化所已经有能力来承担国家大型科研任务,也将在国内全面展开此类研究和应用。”潘勤彦说。

  截至目前,中科院理化所先后承担两期国家重大科研装备项目,研究液氢至液氦温区大型低温制冷装备,攻克20K万瓦级和4.5K千瓦级核心关键技术,并集成成套装备,实现全国产化。

  在低温技术领域实现了技术的自主可控,成为国家大科学项目的有力支撑。专注于科技研发的院士、研究人员,开始将目光从科技研发扩展到成果转化,搭建起成果转化平台中科富海。

  “2016年中科富海成立于北京海淀,目的就是将重大的科技成果真正实现产业化,真正能够满足我国工业领域的应用和国家重大战略的需求。”潘勤彦说,2019年,中科富海创造了一个纪录,国产首台(套)200W@4.5K氦制冷机出口韩国。在未来,中科富海还将瞄准4.5K千瓦到万瓦级以及2K数千瓦级的大型制冷机。

  作为科技成果转化的“大本营”,中科富海也从十几人发展到现在上百人的规模,“低温拓荒者”的队伍不断扩大。科研人员的平均年纪30岁+。设计、研发、加工、现场集成、调试,24小时轮班工作,科研人员将严谨和专注发挥到极致,将满腔热忱洒向-269℃的低温世界。

  突破“卡脖子”技术

  国内首条液氦生产线诞生

  低密度、低沸点、惰性,这些特点让氦气成为十分重要的非可再生战略资源,是航空航天、科学研究、高科技产业制造等必不可少的关键气体。

  我国天然气田含氦很低,大部分的氦气都依赖于进口,资源安全形势严峻。提氦,打破国外“卡脖子”技术,是中科富海的新使命。

  2020年7月,中科富海成功研制出国内首套液化天然气闪蒸汽(LNG-BOG)低温提氦装置,打通BOG提氦联调全流程,顺利产出液氦产品,这是国内首次实现BOG提氦生产线的产业示范运行。

  10月17日,依托中科院理化所技术,由中科富海、宁夏深燃众源天然气有限公司共同开发的“BOG提氦装置示范项目”在宁夏盐池现场通过技术成果鉴定。国内首条液氦生产线即将实现投产。

  项目的验收落地,填补了国内大型低温领域的空白,为我国战略氦资源开发与保障提供新的思路,对于提升天然气综合利用效率、LNG工厂经济效益,保障国内氦气供应、节约宝贵的氦资源,捍卫国家氦气战略安全等具有重要意义。

  一项科技成果从零开始到自主可控,科研工作者们走了近70年。科技具有叠加式进步的特点,随着创新环境的不断完善,科技成果转化链条的逐渐完整,相信未来,在我国低温技术发展过程中,会出现更多突破。


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