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“太空冰箱”里的奥秘

http://www.cyol.com 2017-09-06 10:32 中青报订阅 收藏本页

来源:人民日报海外版 张保淑

  低温控制技术是中国核电安全的核心技术之一。近年来,中国在此领域取得重大突破,国产制冷和温控设备陆续投入使用。图为核电站艺术图。

  (昵图网)

  正在九天之上运行的天舟一号是中国第一艘货运飞船。从今年4月升空以来的表现来看,天舟一号堪称完美,不仅成功验证了“太空加油”技术,而且按计划开展了各项实验,为中国建设长期有人值守的空间站奠定了坚实基础。天舟一号的完美表现离不开中国先进的温度控制科技。

  作为货运飞船,天舟一号无疑干的是天地物流的活儿。作为特殊物流运输“从业者”,天舟一号承运的货物中有些对存储环境有特殊需求,比如低温保存。然而,在距离地球400公里以外的茫茫太空里,常用的冰箱压缩机制冷方式在微重力环境下均无法工作。因此,天舟一号必须另辟蹊径,携带一种特殊的“太空冰箱”。面对科研难题,中国科学家组建专项攻关团队,攻克了低功耗设计、保温设计、结构优化减重设计、抗力学环境设计、空间环境适应性设计、高可靠性设计等重重难关,成功升级热电制冷方式,把该类产品只能制冷至0摄氏度的性能指标大幅降低至-20摄氏度,终于打造成了“太空冰箱”。

  特殊材料是进行温度控制的重要基础,这些年来,中国科学家研制开发出了一种叫作气凝胶的材料。该材料是当今世界已知的最轻的固体材料之一,具有超高的比表面积和极低的导热系数。在2016年长征五号的首次发射任务中,由高性能纳米气凝胶材料制作的隔热毡就为火箭燃气管路系统提供了有效的隔热保温手段,为成功发射提供了有力保障。

  中国在核电技术领域处于世界前列,特别是从2015年开始,中国以华龙一号、AP1000和CAP1400为代表的三代核电技术引领中国核电规模化发展进入新阶段。但长期以来,作为核电安全的关键技术之一低温控制技术和设备一直为外资品牌所垄断。2016年8月,中国核电制冷技术和装备迎来重大转折,知名电器设备制造商格力电器自主研发的百万千瓦级核电设备通过了科技成果鉴定。专家一致鉴定认为,百万千瓦级核电风冷螺杆式冷水机组整体技术达到“国际先进”水平,其中环境温度-40摄氏度工况下制冷技术处于“国际领先”水平;百万千瓦级核电水冷离心式冷水机组(变频)整体技术达到“国际先进”水平,其中永磁电机变频技术处于“国际领先”水平。这标志着格力成为全球首家完全满足已规划CAP1000/CAP1400三代核电站冷水机组需求的企业,为核电装备国产化、中央空调大型机组未来发展扫清了障碍。

  冬夏寒暑,人类自古以来在适应气候条件的过程中,也在摸索对温度的控制之道,并以此来变革生产生活条件。中国科技工作者经过长期努力奋斗,已经逐步摸索和掌握了一整套升温和降温的方法,研制了各种温度控制的设备,为认识和改造自然提供了更多方案。

【责任编辑:李伊涵】
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