世界最深、最大的極深地下實(shí)驗(yàn)室——錦屏大設(shè)施在四川投入科學(xué)運(yùn)行

中新網(wǎng)成都12月7日電 (記者 王鵬)記者7日從雅礱江流域水電開(kāi)發(fā)有限公司(簡(jiǎn)稱“雅礱江公司”)獲悉，中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室二期極深地下極低輻射本底前沿物理實(shí)驗(yàn)設(shè)施(簡(jiǎn)稱“錦屏大設(shè)施”)土建公用工程當(dāng)日完工，具備實(shí)驗(yàn)條件。這標(biāo)志著世界最深、最大的極深地下實(shí)驗(yàn)室正式投入科學(xué)運(yùn)行。

圖為錦屏大設(shè)施內(nèi)的實(shí)驗(yàn)潔凈間。雅礱江公司供圖

打造世界深地科研中心

錦屏地下實(shí)驗(yàn)室是我國(guó)首個(gè)極深地下實(shí)驗(yàn)室，錦屏大設(shè)施是中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室二期項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)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(tái)，以水電站深埋長(zhǎng)隧洞為基礎(chǔ)。與國(guó)際上其他地下實(shí)驗(yàn)室相比，中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室?guī)r石覆蓋最深、宇宙線通量最小、輻射本底最低、可用空間最大，還具備交通便捷、電力及水源充足、基礎(chǔ)設(shè)施完備等優(yōu)勢(shì)。

圖為雅礱江錦屏一級(jí)水電站大壩和陡峻的錦屏山。雅礱江公司供圖

錦屏地下實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)要追溯到本世紀(jì)初。2003年，雅礱江公司開(kāi)始建設(shè)雅礱江上兩座世界級(jí)水電站——世界最高壩錦屏一級(jí)水電站、世界最大規(guī)模長(zhǎng)引水式水電站錦屏二級(jí)水電站。連接兩座電站的錦屏山隧道長(zhǎng)達(dá)17.5公里，垂直巖石覆蓋2400米，是國(guó)際上巖石覆蓋最厚的地下隧道，是理想的深地實(shí)驗(yàn)室建設(shè)場(chǎng)所。

正在苦苦尋找暗物質(zhì)研究場(chǎng)地的清華大學(xué)意識(shí)到這里是開(kāi)展暗物質(zhì)研究的絕佳場(chǎng)所，迅速與雅礱江公司取得聯(lián)系，建議共同建設(shè)深地實(shí)驗(yàn)室。通過(guò)科學(xué)論證、精心組織施工，解決了安全風(fēng)險(xiǎn)，雙方僅用一年半就完成了實(shí)驗(yàn)室一期建設(shè)。

2010年12月，中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室(一期)建成投運(yùn)，成為我國(guó)首個(gè)、世界最深的地下實(shí)驗(yàn)室。2014年，清華大學(xué)與雅礱江公司規(guī)劃建設(shè)實(shí)驗(yàn)室二期項(xiàng)目，將地下可用實(shí)驗(yàn)空間由原來(lái)的4000立方米增加到33萬(wàn)立方米。在二期工程基礎(chǔ)上，雙方提出建設(shè)國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——“錦屏大設(shè)施”項(xiàng)目，并獲得國(guó)家批復(fù)，成為一項(xiàng)新的國(guó)之重器。

實(shí)驗(yàn)室主任、北京師范大學(xué)黨委書(shū)記程建平表示，錦屏大設(shè)施作為粒子物理和核物理領(lǐng)域的“國(guó)之重器”，為暗物質(zhì)、中微子、核天體物理等前沿物理科學(xué)研究提供了極低輻射本底實(shí)驗(yàn)條件。作為開(kāi)放共享的大科學(xué)裝置，錦屏大設(shè)施也為深地巖體力學(xué)、深地醫(yī)學(xué)等深地科學(xué)提供了絕佳的研究平臺(tái)。未來(lái)，實(shí)驗(yàn)室將成為多學(xué)科交叉的世界級(jí)深地科學(xué)研究中心。

攻克“地下2400米”極限挑戰(zhàn)

深地實(shí)驗(yàn)設(shè)施項(xiàng)目對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)是優(yōu)勢(shì)，對(duì)工程建設(shè)卻是挑戰(zhàn)。在地下2400米，錦屏山厚實(shí)的大理巖能隔絕大部分宇宙輻射，但巖體卻會(huì)產(chǎn)生具有放射性的“氡氣”，影響到實(shí)驗(yàn)的精度。與此同時(shí)，錦屏大設(shè)施建設(shè)使用的建筑材料及機(jī)電設(shè)備同樣會(huì)引入新的放射性源頭，必須嚴(yán)格控制。此外，地下洞室空間有限、環(huán)境復(fù)雜，進(jìn)一步增加了工程建設(shè)難度。

圖為錦屏大設(shè)施實(shí)驗(yàn)A廳。雅礱江公司 供圖

雅礱江公司與清華大學(xué)、中建三局等施工單位開(kāi)展聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，創(chuàng)新防水抑氡工藝、研發(fā)低本底設(shè)備材料、打造了“世界最深智能工地”。項(xiàng)目施工中，創(chuàng)新使用10層材料，在10萬(wàn)平方米的洞室表面層層設(shè)防，屏蔽巖石產(chǎn)生的水和氡氣，氡氣抑制率達(dá)99%。為實(shí)現(xiàn)更低的輻射本底要求，所有設(shè)備、材料均為定制，并成功研發(fā)生產(chǎn)出低輻射水泥、金剛砂、巖棉及一批低輻射機(jī)電設(shè)備，均為國(guó)際首創(chuàng)，最大限度控制實(shí)驗(yàn)室輻射本底，打造最“純凈”實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

中國(guó)工程院院士、中國(guó)輻射防護(hù)學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)羅琦表示，通過(guò)一系列關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和智能建造技術(shù)的應(yīng)用，錦屏大設(shè)施已成為具備“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(shì)的國(guó)際一流深地實(shí)驗(yàn)室，對(duì)我國(guó)深地基礎(chǔ)科學(xué)研究起到極大推動(dòng)作用，也為我國(guó)輻射防護(hù)科學(xué)事業(yè)提供了國(guó)際水平的平臺(tái)。

企校合作開(kāi)創(chuàng)科研體制新模式

錦屏大設(shè)施是國(guó)內(nèi)唯一一個(gè)校企共建的國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，是雅礱江公司和清華大學(xué)以產(chǎn)、學(xué)、研合作方式助推國(guó)家基礎(chǔ)科學(xué)研究的重大舉措，開(kāi)辟了國(guó)有大型企業(yè)支持國(guó)家基礎(chǔ)科學(xué)研究的先河。

據(jù)了解，雅礱江公司成立錦屏地下實(shí)驗(yàn)室管理局，全面負(fù)責(zé)錦屏大設(shè)施工程建設(shè)、運(yùn)行管理、科研管理、安全保障等工作，依托錦屏水電站為各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目組提供良好的綜合后勤保障，讓科學(xué)家能夠心無(wú)旁騖開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)。清華大學(xué)利用強(qiáng)大的學(xué)術(shù)號(hào)召力、科研創(chuàng)新力，匯聚全國(guó)深地科學(xué)研究頂尖團(tuán)隊(duì)，共同圍繞前沿基礎(chǔ)科研開(kāi)展攻關(guān)，形成助力國(guó)家基礎(chǔ)科研發(fā)展的強(qiáng)大合力。實(shí)驗(yàn)室投運(yùn)以來(lái)，高質(zhì)量科研成果不斷涌現(xiàn)，已累計(jì)發(fā)表高水平論文120多篇。

實(shí)驗(yàn)室管委會(huì)主任委員、雅礱江公司董事長(zhǎng)祁寧春表示，雅礱江公司將充分發(fā)揮錦屏大設(shè)施“大國(guó)重器”的重要作用，和清華大學(xué)一道努力將錦屏大設(shè)施打造成為發(fā)揮新型舉國(guó)體制優(yōu)勢(shì)、企校合作促進(jìn)國(guó)家基礎(chǔ)研究的樣板和典范。(完)