世界最深、最大的極深地下實驗室——錦屏大設施在四川投入科學運行

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發(fā)有限公司(簡稱“雅礱江公司”)獲悉，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”)土建公用工程當日完工，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。

圖為錦屏大設施內(nèi)的實驗潔凈間。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?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、基礎設施完備等優(yōu)勢。

圖為雅礱江錦屏一級水電站大壩和陡峻的錦屏山。雅礱江公司供圖

錦屏地下實驗室的建設要追溯到本世紀初。2003年，雅礱江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(guī)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。

正在苦苦尋找暗物質研究場地的清華大學意識到這里是開展暗物質研究的絕佳場所，迅速與雅礱江公司取得聯(lián)系，建議共同建設深地實驗室。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。

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，清華大學與雅礱江公司規(guī)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(yī)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。

攻克“地下2400米”極限挑戰(zhàn)

深地實驗設施項目對科學實驗是優(yōu)勢，對工程建設卻是挑戰(zhàn)。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(chǎn)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(huán)境復雜，進一步增加了工程建設難度。

圖為錦屏大設施實驗A廳。雅礱江公司 供圖

雅礱江公司與清華大學、中建三局等施工單位開展聯(lián)合技術攻關，創(chuàng)新防水抑氡工藝、研發(fā)低本底設備材料、打造了“世界最深智能工地”。項目施工中，創(chuàng)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(chǎn)生的水和氡氣，氡氣抑制率達99%。為實現(xiàn)更低的輻射本底要求，所有設備、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電設備，均為國際首創(chuàng)，最大限度控制實驗室輻射本底，打造最“純凈”實驗環(huán)境。

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，錦屏大設施已成為具備“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(yè)提供了國際水平的平臺。

企校合作開創(chuàng)科研體制新模式

錦屏大設施是國內(nèi)唯一一個校企共建的國家重大科技基礎設施項目，是雅礱江公司和清華大學以產(chǎn)、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(yè)支持國家基礎科學研究的先河。

據(jù)了解，雅礱江公司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。清華大學利用強大的學術號召力、科研創(chuàng)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(fā)展的強大合力。實驗室投運以來，高質量科研成果不斷涌現(xiàn)，已累計發(fā)表高水平論文120多篇。

實驗室管委會主任委員、雅礱江公司董事長祁寧春表示，雅礱江公司將充分發(fā)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(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢、企校合作促進國家基礎研究的樣板和典范。(完)