世界最深、最大的极深地下实验室锦屏大设施投入科学运行

来源:新华社等

2023-12-07 07:17

12月7日,中国锦屏地下实验室二期极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施(简称“锦屏大设施”)土建公用工程完工,具备实验条件。这标志着世界最深、最大的极深地下实验室正式投入科学运行。

首批来自清华大学、上海交通大学、北京师范大学、中国原子能科学研究院、中国科学院武汉岩土力学研究所等高校和科研院所的10个实验项目组进驻开展科学实验。

锦屏大设施位于四川省凉山彝族自治州锦屏山地下2400米处,总容积33万立方米。实验室宇宙线通量仅为地表的一亿分之一,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

作为国之重器,锦屏大设施今后将发展成涵盖粒子物理、核天体物理、宇宙学、生命科学、岩石力学等多学科交叉的世界级深地科学研究中心,助力国家科创平台“跨越式提升”。

另据央视新闻报道,锦屏大设施具有得天独厚的自然条件和创新低辐射施工工艺,为科学家们提供了一个极致的实验环境,可大幅提升科研成果的研发效率。

国投雅砻江锦屏地下实验室管理局局长李名川介绍,在全球深地实验室里,我们是最深的。这里的宇宙射线的数量只有意大利格兰萨索实验室的百分之一。另外我们这里空间是最大的,足够大的空间意味着可以安装更大的科学设施,科学成果取得的周期也会大大缩短。

世界最深最大深地实验室,为什么在中国锦屏?

深地实验室主要利用深地低辐射环境的优势,开展前沿基础科学研究。在锦屏地下实验室投入运行之前,我国科学家只能租用国外的深地实验室开展科学研究。

锦屏地下实验室一期的建成,填补了我国深地实验室的空白,在此基础上扩建而成的锦屏大设施,成为世界上条件最好的深地实验室。

一是空间最大。容积超过33万立方米,是第二大的格兰萨索实验室的1.8倍,安装更大探测器,容纳更多科学实验。

二是埋深最深。超过2400米,宇宙线通量只有地面的一亿分之一,全球最低。

三是辐射环境最低。锦屏山大理岩自身的低辐射加上我们的基建优势,创新施工工艺,研发专属设备材料,为实验室创造了极致的低辐射环境。

四是综合条件最好。隧道型实验室,交通便利,有完善的后勤保障。

五是合作模式新颖,校企合作建设大设施,将成为典型和样板。

攻克地下2400米极限挑战,造最纯净实验室

深地实验设施项目对科学实验是优势,对工程建设却是巨大的挑战。在地下2400米,工程建设者面临着一系列的“极限挑战”。

2020年12月,锦屏大设施正式开工建设。在地下2400米扩挖洞室空间,面临岩爆、涌水等一系列难题,空间越大、垮塌风险也更大。为此,项目各方采取微震监测和解除应力爆破系列技术,安全完成了洞室扩挖。为避免爆破振动影响进行中的暗物质探测实验,建设者像雕花一样,以保护古建筑物的标准精心组织施工。

在地下2400米,锦屏山厚实的大理岩能隔绝大部分宇宙辐射,但岩体却会产生具有放射性的“氡气”,影响实验精度。为了打造最“纯净”的实验环境,项目各方联合开展技术攻关,创新防水抑氡工艺、研发低辐射设备材料,打造了具备多种优势的国际一流深地实验室。

经过三年多的努力,项目建成了全球最大的物理实验液氮恒温罐和聚乙烯屏蔽舱,建成了全球最长的新风输送系统,极大推动了深地工程建设技术进步。

锦屏地下实验室管理局局长李名川介绍,我们锦屏水电站有两条埋深超过2400米的交通隧道,这应该是我国最深的交通隧道。厚厚的山体能够把绝大部分的宇宙射线都屏蔽掉,再加上这个山体是大理岩,本身的辐射极低,这些条件是物理学家们开展暗物质研究的梦寐以求的绝佳的实验场所。

随着锦屏大设施首批实验项目组入驻,这里将成为开放共享的世界级深地实验平台,为人类探索未知宇宙提供强大助力。

责任编辑:范维
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