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世界最深最大地下實驗室投入科學運行

2023年12月08日 09:46 | 作者:李詔宇 | 來源:科技日報 分享到: 

陳科?劉俠?科技日報實習記者 李詔宇

12月7日,國家重大科技基礎設施、中國錦屏地下實驗室二期極深地下極低輻射本底前沿物理實驗設施(以下簡稱錦屏大設施)土建公用工程完工,并迎來首批10個實驗項目組入駐。這標志著世界最深、最大的極深地下實驗室正式投入科學運行。

該實驗室未來將開展哪些科學研究?位于地下2400米的最純凈實驗室如何建成?記者采訪了相關專家。

位于中國錦屏地下實驗室(CJPL)二期的中國暗物質實驗CDEX-1T大型液氮恒溫器。雅礱江流域水電開發(fā)有限公司供圖

打造世界深地科研中心

錦屏地下實驗室位于四川涼山錦屏水電站錦屏山隧道中部地下2400米處,以錦屏山為天然平臺,以水電站深埋長隧洞為基礎建設。2010年12月,中國錦屏地下實驗室(一期)建成投運,這是世界首個最深地下實驗室。

2014年,清華大學與雅礱江流域水電開發(fā)有限公司(以下簡稱雅礱江公司)規(guī)劃建設實驗室二期項目,將地下可用實驗空間由原來的4000立方米增加到33萬立方米。在二期工程基礎上,雙方提出建設國家重大科技基礎設施——錦屏大設施項目,并獲得國家批復。

在12月7日舉行的首批實驗項目組入駐儀式上,來自清華大學、生態(tài)環(huán)境部、北京師范大學、中國原子能研究院、上海交通大學、四川大學、中國科學院大學等單位的實驗項目團隊同時入駐。未來錦屏大設施內將開展哪些科學研究?

錦屏地下實驗室主任、北京師范大學黨委書記程建平表示,錦屏大設施作為粒子物理和核物理領域的“國之重器”,為暗物質、中微子、核天體物理等前沿物理科學研究提供了極低輻射本底實驗條件?!白鳛殚_放共享的大科學裝置,錦屏大設施也為深地巖體力學、深地醫(yī)學等深地科學提供了絕佳的研究平臺。”程建平說,實驗室將成為多學科交叉的世界級深地科學研究中心,對我國探索未知世界、發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律、實現(xiàn)科技變革、推動科技創(chuàng)新,具有重要意義。

建設最“純凈”的實驗室

在地下2400米建設實驗空間33萬立方米的錦屏大設施,可謂困難重重。不僅面臨巖爆、涌水等一系列難題,錦屏山厚實的大理巖還會產生具有放射性的“氡氣”,影響科學實驗的精度。

“我們與清華大學、中建三局等施工單位開展聯(lián)合技術攻關,創(chuàng)新防水抑氡工藝、研發(fā)低本底設備材料?!毖诺a江公司錦屏地下實驗室建設管理局局長李名川說,錦屏大設施建設中,團隊創(chuàng)新使用10層材料,在10萬平方米的洞室表面層層“設防”,屏蔽巖石產生的水和氡氣。“施工中,我們對防水抑氡構造的5萬余米拼接焊縫、穿過防水結構的20多萬個膨脹螺栓和5萬多根錨桿,逐一進行復檢,最終實現(xiàn)氡氣抑制率超99%?!?/p>

為實現(xiàn)更低的輻射本底要求,施工人員不僅定制了所有設備、材料,還研發(fā)生產出低輻射水泥、金剛砂、巖棉及一批低輻射機電設備?!斑@些設備均為國際首創(chuàng),最大限度控制了實驗室輻射本底,打造最‘純凈’實驗環(huán)境?!毖诺a江公司錦屏地下實驗室建設管理局工程建設部副主任李宏璧說。

由于錦屏大設施空間容積達33萬立方米,正常情況下需風量高達24000立方米每小時。在距地表2400米的地下,新風從何而來?中建三局錦屏大設施二標項目經理王偉說,目前錦屏大設施新風系統(tǒng)是全球最長距離的新風供風系統(tǒng)。源源不斷的地表新風,可經過長達9千米的新風管道和內部超過1.5千米的送風管道送達各個實驗洞室。

中國工程院院士、中國輻射防護學會理事長羅琦表示,錦屏大設施已建設成為具備“極低環(huán)境氡析出”“極低環(huán)境輻射”“超低宇宙線通量”“超潔凈空間”等多種優(yōu)勢的國際一流深地實驗室,將對我國深地基礎科學研究起到極大推動作用,也為我國輻射防護科學事業(yè)提供了具有國際水平的平臺。

編輯:馬嘉悅

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