问：-271℃是一个接近绝对零度的温度，要实现这一科学目标难度有多大？

   龚领会：理论上来说，温度是没有上限的，但是有下限。这个下限用绝对温度表示就是绝对零度，即“零”K，K表示绝对温标单位“开尔文”。绝对零度就是指万事万物都处于死寂的温度。这个温度值是多少呢？理论分析推导的结论是零下273.15摄氏度，用绝对温度表示就是绝对零度。

   目前，国际上达到的最低温度大概仅比绝对零度高十亿分之一开尔文，是在物理实验室里通过激光制冷或者核聚磁制冷实现的，这种方法只能把几千个原子冷却到极低的温度。而对于大型物体的冷却，比如超导磁体或者超导加速腔，这样小的制冷量是远远不够的。

   国际上最大的制冷机在液氦温度可以提供2万瓦制冷量，其机器占地面积达半个足球场，包括了成百上千个部件相互协同配合工作，要消耗几乎1000万瓦电功率。同样量级的功率消耗在超流氦温度只能产生4000瓦的制冷量，而且制冷机更为复杂，需要攻克精巧的核心技术才能实现。

   我国在近十几年才起步赶上，经过万博体育官网-中国足彩网￥app平台理化技术研究所十年攻关，目前在核心关键技术上取得了重大突破，于2021年初研制成功在超流氦温度可提供500瓦制冷量的大型低温制冷机，但在规模上与国际还有较大差距。 

   问：大型低温制冷装备有什么用途？为什么我们国家必须研制自己的大型低温制冷装备？

   龚领会：大型低温制冷装备是一个复杂庞大的系统，由压缩机组、数十台低温多股流换热器、数台低温透平膨胀机、多级可再生低温纯化器、真空绝热系统、循环冷却水系统、纯化供气储气系统、测量控制系统构成。大型低温制冷装备主要是在液氢温度、液氦温度或者超流氦温度提供很大冷量，大到数百到数万瓦级。比如在超流氦温度2K可提供百瓦一直到四五千瓦制冷量，液氦温度4.5K可提供几百瓦到上万瓦、数万瓦制冷量。

   大型低温制冷系统主要应用于超导磁体以及超导加速器的冷却，其广泛应用于全世界正在建或已建成的高能物理研究装置、大型科学装置。我国正在建设的重离子加速器（HIAF）、加速器驱动核嬗变系统（ADS）、上海硬X射线装置，还有已经建成的上海光源以及万博体育官网-中国足彩网￥app平台高能物理研究所王贻芳院士提出并预研的CEPC-SppC项目等，都离不开大型低温制冷系统。

   随着我国的快速发展，大科学装置、能源及其他高技术领域发展越来越快，对于大型低温制冷装备需求越来越大，可是我国几十年来一直缺少这一技术和装备。为了打破国外垄断，实现技术和装备的自主可控，理化所大型低温技术研发团队从2000年开始在国家和万博体育官网-中国足彩网￥app平台的支持下，启动了大型低温制冷装备的研发工作，到2021年先后研发成功万瓦级液氢温区大型低温制冷装置，为我国氢液化器制造奠定基础；研发成功千瓦级液氦到超流氦温区大型低温制冷装备，为我国大科学装置建设和氦液化器产品开发提供了有力支撑。■