世界最大人工水体探测器投入运行
5月10日,世界海拔最高、规模最大、灵敏度最强的伽马射线探测装置——高海拔宇宙线观测站(LHAASO)通过国家验收,将成为以中国为主、多国参与的国际宇宙线研究中心。
LHAASO是以宇宙线观测研究为核心的国家重大科技基础设施,位于四川省甘孜州稻城县,平均海拔4410米,由电磁粒子探测器、缪子探测器、水切伦科夫探测器(WCDA)和广角切伦科夫等组成。中国电建成都勘测设计研究院设计施工建设观测站附属及配套工程,并通过优质履约继续牵头设计施工建设主体工程中难度、体量最大的水切伦科夫探测器。
高海拔宇宙线观测站
水切伦科夫探测器建筑面积近8万平方米,是世界上面积最大的人工水体探测器,由3个超大型、光子级避光水平的水池组成,其纯净水体为35万吨,相当于190个标准泳池水量。该探测器属于观测基地核心、主要构筑物。
“山上积雪期长、冰冻期长、高寒缺氧,要从设计层面保障正常施工,难度非常大。” 设计项目经理胡斌介绍说,“另外,山上有很多湖泊,是自然保护区,必须达到高标准的环境保护要求。”
水切伦科夫探测器
自然环境限制之下,项目还要求避光、防渗、防尘、防污、防锈、防冻“一避五防”的工程标准。“我们设计的水切伦科夫探测器阵列需要全年蓄水,在海拔4000多米的高山上,这样的工程标准,不仅我们以前没有做过,国内国际也没有任何先例可供参考。”项目副设总陈绪刚说。
中国电建成都勘测设计研究院团队创新提出场地溪流分流调控、钢筋混凝土悬臂式薄壁挡水墙结合轻型钢结构屋面混合结构体系、高寒条件下无主动加热水池热环境控制体系等方案,大幅节省建设周期、节约工程造价,成功实现了探测器对避光、防冻、防锈蚀和水位保持等超标准指标要求,满足了光学探测器放置与观测需求,确保了国家重大科研目标顺利实现。
总承包建设项目经理陶益民介绍,项目开建以来,中国电建成都勘测设计研究院充分发挥在高海拔地区设计施工经验,克服高原缺氧、昼夜温差大、低温风雪天多、紫外线强等不利自然条件,“挑战高海拔,战胜不可能”,安全、扎实推进工程建设,助力LHAASO建成国际领先的宇宙线研究中心。
宇宙线是来自宇宙空间的高能粒子,被称为传递宇宙大事件的“信使”,研究宇宙线及其起源是人类探索宇宙的重要途径。试运行以来,LHAASO已在银河系内发现大量超高能宇宙加速器,捕捉到史上最亮的伽马射线爆等,取得一批突破性科学成果,开启了“超高能伽马天文学”时代。
(环球时报报道 记者 樊巍)
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