在今年6月份舉辦的國家“十二五”科技創(chuàng)新成就展上，來自中國科學(xué)院的各大原創(chuàng)性成果吸引了眾多參觀者的目光。其中，由中科院電工研究所電力設(shè)備新技術(shù)實(shí)驗(yàn)室自主創(chuàng)新研發(fā)的“全浸式自循環(huán)蒸發(fā)冷卻高性能計(jì)算機(jī)”，作為科技部優(yōu)選的“十二五”期間重大標(biāo)志性成果項(xiàng)目之一亮相展會(huì)。

但鮮為人知的是，該成果是從為水輪發(fā)電機(jī)組這樣的大型發(fā)電設(shè)備的蒸發(fā)冷卻技術(shù)“脫胎”而來?！吨袊茖W(xué)報(bào)》記者日前就此對(duì)“發(fā)電設(shè)備蒸發(fā)冷卻技術(shù)”的帶頭人、中科院電工所研究員、中國工程院院士顧國彪進(jìn)行了專訪。

三峽大壩用上自主技術(shù)

什么是蒸發(fā)冷卻技術(shù)呢?據(jù)顧國彪介紹，這是一種利用高絕緣性能、低沸點(diǎn)的冷卻介質(zhì)通過相變換熱來傳遞熱量，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)熱部件冷卻的技術(shù)。它是一種經(jīng)濟(jì)高效的新型冷卻技術(shù)，涉及電機(jī)學(xué)、結(jié)構(gòu)材料、流體力學(xué)以及電化學(xué)等多學(xué)科交叉。“最關(guān)鍵的是，它是一種完全由中國科學(xué)家提出并最終實(shí)現(xiàn)的原創(chuàng)科技，是中科院電工研究所幾代科學(xué)家50余年持續(xù)努力的結(jié)果。”顧國彪說。

這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)幾經(jīng)波折。早在1958年左右，他和同事就研制出了一臺(tái)15千瓦的低溫蒸發(fā)冷卻電機(jī)，證明了蒸發(fā)冷卻技術(shù)用于大型電機(jī)設(shè)備的可能性。但后來因?yàn)?ldquo;文革”，他和同事被下放，該技術(shù)的研究一度停滯。“文革”之后，顧國彪又開始帶隊(duì)進(jìn)行該技術(shù)的研發(fā)。上世紀(jì)80年代初，他完成1萬千瓦蒸發(fā)冷卻水輪發(fā)電機(jī)的研制，該發(fā)電機(jī)在云南大寨水電站運(yùn)行良好。1992年，他研發(fā)的5萬千瓦蒸發(fā)冷卻水輪發(fā)電機(jī)在陜西安康發(fā)電成功。

2011年12月15日和2012年7月4日，安裝在三峽大壩右岸地下電站、采用蒸發(fā)冷卻技術(shù)的27號(hào)、28號(hào)700兆瓦水輪發(fā)電機(jī)相繼投入商業(yè)運(yùn)行，2013年5月11日通過了科技部組織的項(xiàng)目驗(yàn)收。

“從原理到樣機(jī)，從1萬千瓦到700兆瓦，蒸發(fā)冷卻技術(shù)經(jīng)過了許多波折，但最終實(shí)踐證明，這是一項(xiàng)非常成功的技術(shù)。”顧國彪介紹。運(yùn)行近5年來，三峽水電站的兩臺(tái)機(jī)組狀態(tài)良好，沒有任何故障，這充分證明了該技術(shù)的可靠性。

“近年來，德國等一些跨國能源企業(yè)、電力設(shè)備企業(yè)紛紛找到我們，要求我出國訪問并給他們授課。我們的技術(shù)得到了國外同行的高度認(rèn)可。”顧國彪說。

從水電到超級(jí)計(jì)算機(jī)

目前，顧國彪團(tuán)隊(duì)正在和云南等地在建的水電站進(jìn)行洽談，試圖將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在更多的水電站設(shè)備上。同時(shí)，研究人員開始尋找蒸發(fā)冷卻技術(shù)新的生長點(diǎn)，在這樣的背景下，“全浸式自循環(huán)蒸發(fā)冷卻高性能計(jì)算機(jī)”應(yīng)運(yùn)而生。

顧國彪介紹，采用蒸發(fā)冷卻技術(shù)的高性能計(jì)算機(jī)憑借自然循環(huán)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)自身零功耗、無噪音的優(yōu)異性能，從本質(zhì)上杜絕了原空冷方式計(jì)算機(jī)和小型服務(wù)器系統(tǒng)的高耗能和高噪聲問題。此外，系統(tǒng)全密封特點(diǎn)也達(dá)到了信息安全的物理屏蔽作用。

經(jīng)過4年多攻關(guān)，2013年年底，蒸發(fā)冷卻技術(shù)成功應(yīng)用在超級(jí)計(jì)算設(shè)備中，完成3套樣機(jī)和1套商業(yè)運(yùn)行產(chǎn)品制造。目前，曙光公司正在和顧國彪團(tuán)隊(duì)合作，進(jìn)行該技術(shù)的推廣。

“大型超算中心冷卻能耗相當(dāng)于一個(gè)小型電站，運(yùn)營電費(fèi)驚人，我們設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)能夠部分或全部取消風(fēng)扇和精密空調(diào)。”中科院電工所研究員阮琳說，從實(shí)測結(jié)果看，蒸發(fā)冷卻技術(shù)在超算上的應(yīng)用比全球技術(shù)最好的冷卻系統(tǒng)綜合節(jié)能40%以上。

原創(chuàng)技術(shù)期待推廣加速

那么，對(duì)于蒸發(fā)冷卻技術(shù)未來的發(fā)展和應(yīng)用，顧國彪有怎樣的期待呢?

“現(xiàn)在大數(shù)據(jù)的應(yīng)用日趨火熱，每天都有海量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生，這就需要更多的數(shù)據(jù)中心、更多的服務(wù)器、更多的機(jī)房。阿里巴巴、中國移動(dòng)等大型公司已經(jīng)在貴州等地建設(shè)了數(shù)據(jù)儲(chǔ)備中心，我們也在試圖和他們聯(lián)系，將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于更多的企業(yè)。”顧國彪介紹，利用蒸發(fā)冷卻技術(shù)，可極大地降低服務(wù)器的能耗，比傳統(tǒng)的水冷、空調(diào)冷卻等手段要優(yōu)越。

“現(xiàn)在國家都在談科技創(chuàng)新，希望并鼓勵(lì)科研人員將更多的成果應(yīng)用到經(jīng)濟(jì)建設(shè)中去。但對(duì)于我們這樣的科研人員而言，擁有了好的技術(shù)卻不善于推廣。因此，國家應(yīng)該采取更多的措施，擴(kuò)大先進(jìn)科技成果的推廣渠道，讓科研人員的心血早日轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，發(fā)揮更大的作用。”顧國彪表示。