問：-271℃是一個接近絕對零度的溫度，要實現這一科學目標難度有多大？

   龔領會：理論上來說，溫度是沒有上限的，但是有下限。這個下限用絕對溫度表示就是絕對零度，即“零”K，K表示絕對溫標單位“開爾文”。絕對零度就是指萬事萬物都處于死寂的溫度。這個溫度值是多少呢？理論分析推導的結論是零下273.15攝氏度，用絕對溫度表示就是絕對零度。

   目前，國際上達到的最低溫度大概僅比絕對零度高十億分之一開爾文，是在物理實驗室里通過激光制冷或者核聚磁制冷實現的，這種方法只能把幾千個原子冷卻到極低的溫度。而對于大型物體的冷卻，比如超導磁體或者超導加速腔，這樣小的制冷量是遠遠不夠的。

   國際上最大的制冷機在液氦溫度可以提供2萬瓦制冷量，其機器占地面積達半個足球場，包括了成百上千個部件相互協同配合工作，要消耗幾乎1000萬瓦電功率。同樣量級的功率消耗在超流氦溫度只能產生4000瓦的制冷量，而且制冷機更為復雜，需要攻克精巧的核心技術才能實現。

   我國在近十幾年才起步趕上，經過中科院理化技術研究所十年攻關，目前在核心關鍵技術上取得了重大突破，于2021年初研制成功在超流氦溫度可提供500瓦制冷量的大型低溫制冷機，但在規模上與國際還有較大差距。 

   問：大型低溫制冷裝備有什么用途？為什么我們國家必須研制自己的大型低溫制冷裝備？

   龔領會：大型低溫制冷裝備是一個復雜龐大的系統，由壓縮機組、數十臺低溫多股流換熱器、數臺低溫透平膨脹機、多級可再生低溫純化器、真空絕熱系統、循環冷卻水系統、純化供氣儲氣系統、測量控制系統構成。大型低溫制冷裝備主要是在液氫溫度、液氦溫度或者超流氦溫度提供很大冷量，大到數百到數萬瓦級。比如在超流氦溫度2K可提供百瓦一直到四五千瓦制冷量，液氦溫度4.5K可提供幾百瓦到上萬瓦、數萬瓦制冷量。

   大型低溫制冷系統主要應用于超導磁體以及超導加速器的冷卻，其廣泛應用于全世界正在建或已建成的高能物理研究裝置、大型科學裝置。我國正在建設的重離子加速器（HIAF）、加速器驅動核嬗變系統（ADS）、上海硬X射線裝置，還有已經建成的上海光源以及中科院高能物理研究所王貽芳院士提出并預研的CEPC-SppC項目等，都離不開大型低溫制冷系統。

   隨著我國的快速發展，大科學裝置、能源及其他高技術領域發展越來越快，對于大型低溫制冷裝備需求越來越大，可是我國幾十年來一直缺少這一技術和裝備。為了打破國外壟斷，實現技術和裝備的自主可控，理化所大型低溫技術研發團隊從2000年開始在國家和中科院的支持下，啟動了大型低溫制冷裝備的研發工作，到2021年先后研發成功萬瓦級液氫溫區大型低溫制冷裝置，為我國氫液化器制造奠定基礎；研發成功千瓦級液氦到超流氦溫區大型低溫制冷裝備，為我國大科學裝置建設和氦液化器產品開發提供了有力支撐。■