“江門中微子實驗建設(shè)進入收官階段，最內(nèi)層的有機玻璃球已合攏，外層的不銹鋼網(wǎng)架和光電倍增管也在有序合攏中，預(yù)計11月底完成全部安裝任務(wù)，并啟動超純水、液體閃爍體的灌裝。”10月11日，中國科學(xué)院院士、江門中微子實驗首席科學(xué)家、項目經(jīng)理王貽芳透露。
江門中微子實驗以測量中微子質(zhì)量順序為首要科學(xué)目標，并進行其他多項重大前沿研究。2013年立項，2015年開工建設(shè)地下實驗硐室，2021年年底，地下硐室交付使用并開始探測器安裝。
江門中微子實驗的核心探測器設(shè)備為一個有效質(zhì)量2萬噸的液體閃爍體探測器，位于地下700米的實驗大廳內(nèi)、44米深的水池中央，能量分辨率達到前所未有的3%。
兩萬噸的探測器，如何才能“立”起來？
“直徑41.1米的不銹鋼網(wǎng)殼是探測器的主支撐結(jié)構(gòu)。”中國科學(xué)院高能所副所長、江門中微子實驗項目常務(wù)副經(jīng)理曹俊介紹，該不銹鋼網(wǎng)殼承載35.4米直徑的有機玻璃球、兩萬噸液體閃爍體、兩萬只20英寸光電倍增管、2.5萬只3英寸光電倍增管、前端電子學(xué)、電纜、防磁線圈、隔光板等諸多探測器部件。
要承受這么多的器件，必須要有牢固的“殼”。記者了解到，不銹鋼網(wǎng)殼由預(yù)制的H型鋼通過12萬套高強螺栓拼接而成，是目前國內(nèi)最大的單體不銹鋼主結(jié)構(gòu)。不銹鋼的網(wǎng)殼設(shè)計與預(yù)研過程中獲得了多項技術(shù)發(fā)明專利，其中，不銹鋼短尾環(huán)槽鉚釘技術(shù)首次用于不銹鋼鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。
不銹鋼網(wǎng)殼承載的有機玻璃球也“大有乾坤”。有機玻璃球由263塊12厘米厚的烘彎球面板和上下煙囪粘接而成，有機玻璃凈重約600噸，是世界最大的單體有機玻璃球。
12厘米厚，意味著什么？“相比其35.4米的直徑，12厘米厚的有機玻璃球按比例換算，就好像雞蛋殼一樣薄。”曹俊說。
有機玻璃球的板材生產(chǎn)采用獨特配方和工藝，具有高透光率和低本底的特點，其天然放射性本底鈾和釷的質(zhì)量占比小于一萬億分之一。為防止氡及其衰變子體污染有機玻璃，其表面在建設(shè)過程中用膜材料和帶有水溶膠的紙進行保護。
曹俊表示，有機玻璃球作為探測中微子的靶物質(zhì)液閃的容器，將承載20000噸液閃的重量，同時整個球體置于純水中運行，運行中需要長期承受約3000噸的浮力。
來自四面八方的力，如何才能“疏解”？
“受力通過有機玻璃節(jié)點、連接桿和不銹鋼節(jié)點傳遞到不銹鋼網(wǎng)殼主結(jié)構(gòu)上，在連接桿上裝有傳感器進行受力監(jiān)測。”曹俊說，經(jīng)過反復(fù)設(shè)計優(yōu)化和上百次試驗最終獲得超高承載能力，并且部分不銹鋼節(jié)點采用碟簧設(shè)計，有效改善了有機玻璃節(jié)點的受力分布。
據(jù)了解，江門中微子實驗將于2025年8月正式運行取數(shù)，預(yù)計運行約30年。“精確測量中微子振蕩參數(shù)，使檢驗中微子混合矩陣的幺正性、發(fā)現(xiàn)新物理成為可能，對中微子物理的未來發(fā)展具有重要意義。”王貽芳說。
“江門中微子實驗建設(shè)進入收官階段，最內(nèi)層的有機玻璃球已合攏，外層的不銹鋼網(wǎng)架和光電倍增管也在有序合攏中，預(yù)計11月底完成全部安裝任務(wù)，并啟動超純水、液體閃爍體的灌裝。”10月11日，中國科學(xué)院院士、江門中微子實驗首席科學(xué)家、項目經(jīng)理王貽芳透露。
江門中微子實驗以測量中微子質(zhì)量順序為首要科學(xué)目標，并進行其他多項重大前沿研究。2013年立項，2015年開工建設(shè)地下實驗硐室，2021年年底，地下硐室交付使用并開始探測器安裝。
江門中微子實驗的核心探測器設(shè)備為一個有效質(zhì)量2萬噸的液體閃爍體探測器，位于地下700米的實驗大廳內(nèi)、44米深的水池中央，能量分辨率達到前所未有的3%。
兩萬噸的探測器，如何才能“立”起來？
“直徑41.1米的不銹鋼網(wǎng)殼是探測器的主支撐結(jié)構(gòu)。”中國科學(xué)院高能所副所長、江門中微子實驗項目常務(wù)副經(jīng)理曹俊介紹，該不銹鋼網(wǎng)殼承載35.4米直徑的有機玻璃球、兩萬噸液體閃爍體、兩萬只20英寸光電倍增管、2.5萬只3英寸光電倍增管、前端電子學(xué)、電纜、防磁線圈、隔光板等諸多探測器部件。
要承受這么多的器件，必須要有牢固的“殼”。記者了解到，不銹鋼網(wǎng)殼由預(yù)制的H型鋼通過12萬套高強螺栓拼接而成，是目前國內(nèi)最大的單體不銹鋼主結(jié)構(gòu)。不銹鋼的網(wǎng)殼設(shè)計與預(yù)研過程中獲得了多項技術(shù)發(fā)明專利，其中，不銹鋼短尾環(huán)槽鉚釘技術(shù)首次用于不銹鋼鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。
不銹鋼網(wǎng)殼承載的有機玻璃球也“大有乾坤”。有機玻璃球由263塊12厘米厚的烘彎球面板和上下煙囪粘接而成，有機玻璃凈重約600噸，是世界最大的單體有機玻璃球。
12厘米厚，意味著什么？“相比其35.4米的直徑，12厘米厚的有機玻璃球按比例換算，就好像雞蛋殼一樣薄。”曹俊說。
有機玻璃球的板材生產(chǎn)采用獨特配方和工藝，具有高透光率和低本底的特點，其天然放射性本底鈾和釷的質(zhì)量占比小于一萬億分之一。為防止氡及其衰變子體污染有機玻璃，其表面在建設(shè)過程中用膜材料和帶有水溶膠的紙進行保護。
曹俊表示，有機玻璃球作為探測中微子的靶物質(zhì)液閃的容器，將承載20000噸液閃的重量，同時整個球體置于純水中運行，運行中需要長期承受約3000噸的浮力。
來自四面八方的力，如何才能“疏解”？
“受力通過有機玻璃節(jié)點、連接桿和不銹鋼節(jié)點傳遞到不銹鋼網(wǎng)殼主結(jié)構(gòu)上，在連接桿上裝有傳感器進行受力監(jiān)測。”曹俊說，經(jīng)過反復(fù)設(shè)計優(yōu)化和上百次試驗最終獲得超高承載能力，并且部分不銹鋼節(jié)點采用碟簧設(shè)計，有效改善了有機玻璃節(jié)點的受力分布。
據(jù)了解，江門中微子實驗將于2025年8月正式運行取數(shù)，預(yù)計運行約30年。“精確測量中微子振蕩參數(shù)，使檢驗中微子混合矩陣的幺正性、發(fā)現(xiàn)新物理成為可能，對中微子物理的未來發(fā)展具有重要意義。”王貽芳說。
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