全球最深、规模最大的地下实验室正式投入科学运行

小夏 科学 更新 2024-01-28

12月7日,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(以下简称“锦屏设施”)土建工程竣工,达到实验条件。 这标志着全球最深、规模最大的超深地下实验室正式启动。 来自清华大学、生态环境部、北京师范大学、中国原子能科学研究院、上海交通大学、四川大学、中科院大学、工业和信息化部电子第五研究所的首批10个实验项目组进驻全球最深、规模最大的极深地下实验空间。

锦屏设施是“十三五”期间国家重点建设的重大科技基础设施,该项目于2024年12月开工建设,2024年,作为前瞻性领先的国家重大科技基础设施,被列为国家“十四五”规划。 金屏设施是我国首个极深地下实验室基础设施建设项目,也是全球规模最大的极低辐射背景综合实验设施。 实验项目组入驻后,将全力突破关键核心技术,尽快产生一批重大原创性科研成果,增强国家战略科技实力,为我国应对国际科技竞争、实现高水平科技自立和实现高水平科技自立和实现高水平科技自立注入强劲动力。自力更生。

建设世界一流深度科研中心,加快实现高水平科技自立自强、自力更生。

锦屏地下实验室是中国第一个极深地下实验室,锦屏设施是中国锦屏地下实验室项目二期工程。 实验室位于四川凉山锦屏水电站锦屏山隧道中段地下2400米处,以锦屏山为天然平台,以水电站深埋长隧洞为基础。 与世界上其他地下实验室相比,我国锦屏地下实验室岩石覆盖面最深,宇宙射线通量最小,辐射本底最低,可用空间最大,还具有交通便利、电力和水源充足、基础设施完备等优点。

锦屏地下实验室的建设可追溯到本世纪初。 2024年,由国家发展投资集团和四川投资集团有限公司共同出资组建的亚砻河流域水电开发有限公司,开始在亚砻江上建设两座世界级水电站——世界第一大坝锦屏一级水电站和锦屏二级水电站, 世界上最大的长导流水电站。连接两座发电站的锦屏山隧道全长17英里它拥有5公里和2400米的垂直岩石覆盖,是世界上最厚的地下隧道,是深实验室建设的理想场所。 锦屏山隧道施工难度极大,施工过程中多次遭遇高压、大流量水涌,遭遇大型岩爆1200余次,被国内外专家称为地下工程施工中的“癌症”。 2024年8月8日,锦屏山隧道贯通,受到新闻的关注和报道。 苦苦寻找暗物质研究地点的清华大学敏锐地意识到这里是进行暗物质研究的绝佳场所,并迅速联系亚龙江,提出联合建设深地实验室。 当时隧道已经完工,在此基础上扩建建设实验室,会造成岩爆、坍塌,对原有隧道造成巨大破坏,甚至影响水电工程建设。 面对风险挑战,亚龙江坚决支持国家基础科学研究,与清华大学共建实验室。 通过科学论证和精心组织建设,解决了安全隐患,双方仅用了一年半时间就完成了实验室一期建设。

2024年12月,中国锦屏地下实验室(一期)建成投产,成为中国第一个、世界最深的地下实验室。 2024年,清华大学和亚龙江计划建设实验室项目二期,将地下可用实验空间从4000立方米增加到33万立方米。 在二期工程的基础上,双方提出建设国家重大科技基础设施——“锦屏大型设施”项目,该项目获得国家批准,成为新的国家重要武器。

北京师范大学实验室主任、党委书记程建平表示,锦屏设施建设高度符合总书记提出的“四个方面”要求。 作为粒子物理和核物理领域的“国家重要仪器”,锦平设施为暗物质、中微子、核天体物理等前沿物理科学研究提供了极低辐射本底实验条件。 作为一个开放共享的大型科学设施,锦屏设施还为深地岩石力学和深地医学等深地科学提供了极好的研究平台。 未来,实验室将成为多学科的世界级深地科学研究中心,对我国探索未知世界、发现自然规律、实现科技变革、推动科技创新具有重要意义。

克服“地下2400米”的极限挑战,打造最“纯粹”的实验室。

深地实验设施项目是科学实验的优势,但对工程建设来说却是挑战。 在地下2400米处,锦屏山厚厚的大理石可以隔绝大部分宇宙辐射,但岩体会产生放射性的“氡气”,影响实验的准确性。 同时,锦屏设施建设所用的建筑材料和机电设备也会引入新的放射源,必须严格控制。 此外,地下洞室空间有限,环境复杂,进一步增加了工程施工难度。

亚龙江与清华大学、中国建筑第三工程局等施工单位开展联合技术攻关,创新防水抑氡技术,开发低本底设备和材料,打造“全球最深智能工地”。 项目建设过程中,创新性地采用10层材料对10万平方米洞室表面逐层加固,屏蔽岩石产生的水和氡气,氡气抑制率达到99。 为了达到更低的辐射背景要求,所有设备和材料均进行定制,并成功研发生产了低辐射水泥、金刚砂、岩棉等多项低辐射机电设备,全部为世界首创,最大限度地控制了实验室的辐射背景,创造了最“纯净”的实验环境。 同时,参与建设的各方进一步推进了工程建设的智能化,实现了“智慧工地”、“BIM协同设计”和“智能交通与环境监测”的融合协同,大大提高了施工效率和质量控制水平。 目前,该项目已建成全球最大的物理实验液氮恒温罐和聚乙烯屏蔽舱,并建成了世界最远距离的新风供应系统,有效解决了地下实验空间的环境辐射控制问题,极大地推动了深部工程建设的技术进步。

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,锦屏大型设施已建成具有“极低环境氡降水”等多种优势的世界级深地实验室, “极低环境辐射”、“超低宇宙射线通量”和“超洁净空间”,对我国深地基础科学研究起到了巨大的推动作用,为我国辐射防护科学提供了国际平台。

产校合作开创科研体系新模式,促进产学研深度融合。

锦屏设施是我国唯一由校企共建的国家重大科技基础设施项目,是亚龙江公司与清华大学以产学研合作形式推进国家基础科学研究的重大举措,开创了大型国有企业支持国家基础科学研究的先河。

自合作开始以来,双方不仅各司其职,而且在创新方面进行了合作。 多年来,亚龙江公司投入大量人力物力,充分发挥企业管理优势,成立了金屏市地下实验室管理局,全面负责锦屏大型设施的建设、运营管理、科研管理、安全等工作,依托锦屏水电站,为各实验项目提供良好的综合后勤保障团队,让科学家可以不受干扰地进行科学实验;同时,通过亚龙江联合**、企业技术中心、博士后工作站等平台,积极支持和参与科研实验。 清华大学利用自身强大的学术感染力和科研创新力,汇聚国内顶尖的地球科学研究团队,共同开展前沿基础科学研究,形成强大的合力,助力国家基础科学研究的发展。 实验室自投运以来,优质科研成果不断涌现,培养了一大批优秀人才,发表高水平文章120余篇,其中《自然》2篇,《物理评论快报》23篇,1项成果获教育部2024年度自然科学一等奖, 培养“国家杰出青年科学家”6名,“新基石研究员”1名。

实验室管理委员会主任委员、亚龙江公司党委书记、董事长齐宁春表示,亚龙江公司将充分发挥锦屏大型设施作为“大国重武器”的重要作用,与清华大学共同把锦屏大型设施建设成为充分发挥新一流体系优势、推进国家基础研究的典范和典范。企业与学校的合作。同时,公司将继续在基础研究和关键技术攻关上发力,探索产学研深度融合,促进科技成果转化,助力提升我国在基础研究领域的自主创新能力和综合科技实力,为实现高水平的自立自强贡献亚龙江的智慧和力量,打造科技力量。

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