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世界*深、*大的极深地下实验室——锦屏大设施在四川投入科学运行

记者7日从雅砻江流域水电开发有限公司(简称“雅砻江公司”)得知,中国锦屏地下实验室二期的前沿物理实验设施(又称“锦屏大设施”)土建公用工程已顺利完成,具备进行实验的条件。这一消息标志着世界上规模*大、深度*深的极深地下实验室正式投入科学活动。  图为锦屏大设施内的实验洁净间。雅砻江公司供图打造深地科

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记者7日从雅砻江流域水电开发有限公司(简称“雅砻江公司”)得知,中国锦屏地下实验室二期的前沿物理实验设施(又称“锦屏大设施”)土建公用工程已顺利完成,具备进行实验的条件。这一消息标志着世界上规模*大、深度*深的极深地下实验室正式投入科学活动。

  图为锦屏大设施内的实验洁净间。雅砻江公司供图

打造深地科研中心

锦屏地下实验室是中国**家深层地下实验室,现在的锦屏大设施是中国锦屏地下实验室的二期项目。锦屏地下实验室坐落在四川凉山锦屏水电站锦屏山隧道中心地下2400米处,利用锦屏山的天然平台以及水电站深埋长隧作为基础设施。与国际上的其他地下实验室相比,中国锦屏地下实验室拥有*深的岩石覆盖、*小的宇宙线通量、*低的辐射本底和*大的可用空间。该地下实验室还具有便捷的交通、充足的电力和水源以及完善的基础设施等优点。

  下图为雅砻江锦屏一级水电站大坝和陡峻的锦屏山。图片来源:雅砻江公司

锦屏地下实验室的建设始于本世纪初。2003年,雅砻江公司开始建造两座世界级水电站——世界*高的锦屏一级水电站和世界上规模*大的长引水式锦屏二级水电站。锦屏山隧道长达17.5公里,连接着这两座水电站,垂直岩石覆盖达2400米,是世界上岩石覆盖*厚的地下隧道,成为*理想的深地实验室建造地点。

清华大学正在积极寻找一个地方来展开暗物质研究。然后,他们意识到这里是进行这种研究的理想场所,并迅速与雅砻江公司取得联系,共同决定建设深地实验室。通过科学论证和精心组织的施工,他们克服了诸多安全隐患,并且仅用了一年半的时间就完成了实验室一期的建设。

在2010年12月,中国锦屏地下实验室(一期)建成并投入使用。这是我国**个也是全球*深的地下实验室。2014年,清华大学与雅砻江公司联合规划建设实验室二期项目,将地下实验可用面积从*初的4000立方米增加到33万立方米。基于二期工程,他们提出了建设国家重要科技基础设施的“锦屏大设施”项目,并得到了国家的批准,成为国家的一项新的重要工程。

实验室主任、北京师范大学党委书记程建平表示,锦屏大设施是粒子物理和核物理领域的“国家级重器”,为前沿物理学研究提供了非常低的辐射本底实验条件,如暗物质、中微子和核天体物理。作为一项开放共享的大型科学设施,锦屏大设施也为深地岩体力学和深地医学等深地科学提供了理想的研究平台。未来,这个实验室将成为多学科交叉的全球**的深地科学研究中心。

攻克地下2400米的极限挑战

深地实验设施项目具有科学实验的优势,但却面临工程建设的挑战。建设在地下2400米的锦屏山,厚实的大理岩具有很好的隔绝大部分宇宙辐射的作用,但却会产生放射性的“氡气”,对实验的精度产生影响。建设锦屏大设施使用的建筑材料及机电设备会引入新的放射性源,因此必须严格控制。地下洞室空间有限,环境复杂,增加了工程建设的难度。

锦屏大设施实验A厅

图为锦屏大设施实验A厅。提供图片的公司:雅砻江公司。

雅砻江公司合作中建三局、清华大学等多家施工单位,共同进行技术攻关并创新防水抑氡工艺,研发低本底设备材料,在锦屏大设施项目中成功打造出“世界*深智能工地”。在施工过程中,团队创新使用了10层防护材料,覆盖10万平方米的洞室表面,有效屏蔽岩石产生的水和氡气,实现了99%的氡气抑制率。为了满足更严格的辐射本底要求,所有设备和材料均为定制,并成功研发出低辐射水泥、金刚砂、岩棉等一批低辐射机电设备,均为国际首创,从而*大限度地控制实验室辐射本底,并打造*“纯净”的实验环境。

中国工程院院士、中国辐射防护学会理事长罗琦表示,通过一系列关键技术攻关和智能建造技术的应用,锦屏大设施已成为具备“极低环境氡析出”“极低环境辐射”“超低宇宙线通量”“超洁净空间”等多种优势的国际**深地实验室,为我国深地基础科学研究作出了巨大的贡献,并为我国辐射防护科学事业提供了国际水平的平台。

企校合作助推科研体制改革

锦屏大设施是国内**一个校企共建的国家重大科技基础设施项目,雅砻江公司和清华大学以产、学、研合作方式共同推动国家基础科学研究的发展,开创了国有大型企业支持国家基础科学研究的崭新模式。

据悉,雅砻江公司已成立锦屏地下实验室管理局,全面负责锦屏大设施工程建设、运营管理、科研管理及安全保障等工作。借助锦屏水电站为各实验项目组提供的优质综合后勤保障,科学家们能够全身心投入科学实验。

清华大学依托超强的学术号召力和科研创新力,汇聚全国顶尖深地科学研究团队,共同探索前沿基础科研,为促进国家基础科研发展提供强有力的支持。

实验室创立以来,已取得高质量的科研成果,累计发表高水平论文超过120篇。实验室管委会主任委员、雅砻江公司董事长祁宁春表示,雅砻江公司将充分发挥锦屏大设施“大国重器”的重要作用,和清华大学一道努力将锦屏大设施打造成为发挥新型举国体制优势、企校合作促进国家基础研究的样板和典范。(完)


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