世界最大粒子物理低温制冷机在CERN安装巨型冷箱

明年二月份还将在地下安装两个较小冷箱，启动下一阶段冷却。

高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）的基础建设上周取得重大物流与技术进展：两个大型冷箱在ATLAS和CMS实验站点成功安装。

这些部件是加速器未来运行所需升级低温系统的核心组成部分，目前计划于203年投入运行。

这两个圆柱形冷箱长16米、直径3.5米，由德国工程公司林德制造完成。为运抵CERN园区，这些重型设备经历了复杂的运输路线：先沿多瑙河、美因河与莱茵河驳船运输，再经巴塞尔通过公路转运至目的地。此次安装紧随去年十月六台压缩机的部署，保持了地面基础设施的建设进度。

全球最大低温设施

大型强子对撞机已是全球最大的低温设施。目前其27公里环状隧道中已有23公里维持在1.9开尔文（-271°C）的极低温度，以确保数千个超导磁体正常运行。该温度通过循环超流氦的制冷机实现，而向HL-LHC的升级需要大幅提升冷却能力。

HL-LHC项目旨在提高加速器的"亮度"，即有效增加每个束流对撞点的碰撞次数。为此，设施将在ATLAS和CMS实验点两侧配置更强力的聚焦磁体与新型腔体。这些设备会产生更高热负荷，需要更强的冷却能力。因此，在现有八台制冷机基础上，将新增两台制冷机组。

工业级制冷的机械原理

虽然这些制冷机的基本原理与家用冰箱类似，但其规模和复杂度截然不同。整套设备占据多栋建筑，依赖大型压缩机及新安装的冷箱。流程始于压缩机将氦气加压至20巴，随后氦气进入包含热交换器和膨胀涡轮的冷箱。这些组件协同工作，将氦气降至3巴压力下的4.5开尔文（-268.6°C）。

连接各组件及部署控制系统的工程计划于明年持续推进。技术团队将同期安装从地面设施向地下输送氦气的低温管线。下一阶段冷却工程将于二月启动，届时会在地下安装两个较小冷箱，负责将氦温最终降至运行所需的1.9开尔文（-271°C）。

按当前时间表，新低温设施将于2026年底准备就绪进行测试。测试将采用专用加热系统，模拟HL-LHC全功率运行期间磁体、腔体、低温供电系统等设备预期产生的特定热负荷。

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