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      世界最深、最大!地下2400米實驗室“錦屏大設施”正式投運

      2023年12月7日,國投集團雅礱江水電與清華大學校企共建的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(簡稱“錦屏大設施”)土建公用工程完工,具備實驗條件這標志著世界最深、最大的極深地下實驗室正式投入科學運行。

      中央廣播電視總臺、新華社、人民日報、中國新聞網、工人日報、環球時報、科技日報等多家媒體聚焦關注。

      首批來自清華大學、生態環境部、北師大、中國原子能研究院、上海交大、四川大學、中國科學院大學、工信部電子五所等單位的10個實驗項目組進駐世界最深、最大的極深地下實驗空間。

      錦屏大設施是“十三五”時期國家優先建設的重大科技基礎設施,2020年12月項目開工建設,2021年作為前瞻引領型國家重大科技基礎設施,被列為國家“十四五”規劃。錦屏大設施是國內第一個極深地下實驗室基礎設施建設項目,也是國際上最大規模建設具有極低輻射本底的綜合實驗設施。實驗項目組入駐后,將全力突破關鍵性核心技術,早日產出一批重大原創性科研成果,增強國家戰略科技力量,為我國應對深地科學國際科技競爭、實現高水平科技自立自強注入堅強動力。

      打造世界深地科研中心 加快實現高水平科技自立自強

      錦屏地下實驗室是我國首個極深地下實驗室,錦屏大設施是中國錦屏地下實驗室二期項目。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。與國際上其他地下實驗室相比,中國錦屏地下實驗室巖石覆蓋最深、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、基礎設施完備等優勢。

      雅礱江畔陡峻的錦屏山,中國錦屏地下實驗室就位于山體埋深2400米處

      錦屏地下實驗室的建設,要追溯到本世紀初。2003年,由國家開發投資集團有限公司和四川省投資集團有限責任公司共同出資,國投集團控股的雅礱江流域水電開發有限公司,開始建設雅礱江上兩座世界級水電站——世界最高壩錦屏一級水電站、世界最大規模長引水式水電站錦屏二級水電站。

      連接兩座電站的錦屏山隧道長達17.5公里,垂直巖石覆蓋2400米,是國際上巖石覆蓋最厚的地下隧道,是理想的深地實驗室建設場所。錦屏山隧道的建設極為不易,施工中多次遭遇高壓大流量突涌水,遭遇較大規模巖爆1200多次,被國內外專家稱為地下工程施工中的“癌癥”。

      中國錦屏地下實驗室(CJPL)所在的錦屏山交通隧道

      2008年8月8日,錦屏山隧道貫通,受到新聞媒體的關注和報道。正在苦苦尋找暗物質研究場地的清華大學敏銳意識到這里是開展暗物質研究的絕佳場所,迅速與雅礱江水電取得聯系,建議共同建設深地實驗室。當時隧道已經建成,在此基礎上擴挖建設實驗室,稍有不慎,會再次引發巖爆、塌方,對原有隧洞造成巨大破壞,甚至對水電工程建設造成影響。面對風險與挑戰,雅礱江水電毅然支持國家基礎科研,與清華大學共同建設實驗室。通過科學論證、精心組織施工,解決了安全風險,雙方僅用一年半就完成了實驗室一期建設。

      中國錦屏地下實驗室(CJPL)一期外觀

      2010年12月,中國錦屏地下實驗室(一期)建成投運,成為我國首個、世界最深的地下實驗室。2014年,清華大學與雅礱江水電規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,成為一項新的國之重器。

      實驗室主任、北京師范大學黨委書記程建平表示,錦屏大設施的建設高度契合習近平總書記提出的“四個面向”要求。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。作為開放共享的大科學裝置,錦屏大設施也為深地巖體力學、深地醫學等深地科學提供了絕佳的研究平臺。未來,實驗室將成為多學科交叉的世界級深地科學研究中心,對我們國家探索未知世界、發現自然規律、實現科技變革、推動科技創新,具有非常重要的意義。

      攻克“地下2400米”極限挑戰 建設最“純凈”實驗室

      深地實驗設施項目對科學實驗是優勢,對工程建設卻是挑戰。在地下2400米,錦屏山厚實的大理巖能隔絕大部分宇宙輻射,但巖體卻會產生具有放射性的“氡氣”,影響到實驗的精度。與此同時,錦屏大設施建設使用的建筑材料及機電設備同樣會引入新的放射性源頭,必須嚴格控制。此外,地下洞室空間有限、環境復雜,進一步增加了工程建設難度。

      雅礱江水電與清華大學、中建三局等施工單位開展聯合技術攻關,創新防水抑氡工藝、研發低本底設備材料、打造了“世界最深智能工地”。項目施工中,創新使用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,氡氣抑制率達99%。為實現更低的輻射本底要求,所有設備、材料均為定制,并成功研發生產出低輻射水泥、金剛砂、巖棉及一批低輻射機電設備,均為國際首創,最大限度控制實驗室輻射本底,打造最“純凈”實驗環境。

      中國錦屏地下實驗室(CJPL)二期錦屏大設施A2實驗廳

      同時,建設各方深入推進工程建設智能化,實現“智慧工地”“BIM協同設計”“智能交通與環境監測”一體化協同,極大提高了施工效率和質量管控水平。目前,項目建成了全球最大的物理實驗液氮恒溫罐和聚乙烯屏蔽艙,建成了全球最長距離新風供風系統,有效解決了地下實驗空間環境輻射精準控制難題,極大推動了深地工程建設技術進步。

      中國工程院院士、中國輻射防護學會理事長羅琦表示,通過一系列關鍵技術攻關和智能建造技術的應用,已經將錦屏大設施建設成為具備“極低環境氡析出”“極低環境輻射”“超低宇宙線通量”“超潔凈空間”等多種優勢的國際一流深地實驗室,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提供了國際水平的平臺。

      企校合作開創科研體制新模式 促進產學研深度融合

      錦屏大設施是國內唯一一個校企共建的國家重大科技基礎設施項目,是雅礱江水電和清華大學以產、學、研合作方式助推國家基礎科學研究的重大舉措,開辟了國有大型企業支持國家基礎科學研究的先河。

      雙方開啟合作以來,既各司其職又協同創新。多年來,雅礱江水電投入大量人力物力,充分發揮企業管理優勢統籌協調,成立錦屏地下實驗室管理局,全面負責錦屏大設施工程建設、運行管理、科研管理、安全保障等工作,依托錦屏水電站為各實驗項目組提供良好的綜合后勤保障,讓科學家能夠心無旁騖開展科學實驗;同時通過雅礱江聯合基金、企業技術中心、博士后工作站等平臺,積極支持和參與科研實驗。

      清華大學利用強大的學術號召力、科研創新力,匯聚全國深地科學研究頂尖團隊,共同圍繞前沿基礎科研開展攻關,形成助力國家基礎科研發展的強大合力。實驗室投運以來,高質量科研成果不斷涌現,也培養了一大批杰出人才,已累計發表高水平論文120多篇,其中2篇《Nature》,23篇《物理評論快報》,一項成果獲教育部2022年自然科學一等獎,培養6名“國家杰出青年科學基金獲得者”、4名“國家優秀青年基金獲得者”和1名“新基石研究員”。

      科研人員在中國錦屏地下實驗室開展相關實驗

      實驗室管委會主任委員、雅礱江水電董事長祁寧春表示,雅礱江水電將充分發揮錦屏大設施“大國重器”的重要作用,和清華大學一道努力將錦屏大設施打造成為發揮新型舉國體制優勢、企校合作促進國家基礎研究的樣板和典范。同時,公司將在基礎研究、關鍵技術攻關上持續發力,探索實現產學研深度融合,促進科學成果轉化,助力推動我國在基礎研究領域的自主創新能力和科技綜合實力提升,為實現高水平自立自強,建設科技強國貢獻雅礱江智慧和力量。



      (來源:雅礱江水電

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