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中冶京誠(chéng)承建的高海拔宇宙線繆子探測(cè)器投入使用

2020-12-11 11:22:00

  12月6日,中冶京誠(chéng)設(shè)計(jì)與施工的高海拔宇宙線觀測(cè)站舉行“繆子探測(cè)器陣列主體工程完工暨LHAASO-3/4陣列的科學(xué)運(yùn)行啟動(dòng)儀式”。經(jīng)過(guò)兩年半的建設(shè),包括917個(gè)繆子探測(cè)器與4008個(gè)電磁粒子探測(cè)器的高海拔宇宙線觀測(cè)站3/4規(guī)模陣列正式投用,標(biāo)志著全球高能伽馬探測(cè)靈敏度最高的同類觀測(cè)站建成。
  宇宙線高能粒子是人類獲取太陽(yáng)系外物質(zhì)樣本的唯一渠道,但由于大氣層的保護(hù),宇宙線的能量在穿過(guò)大氣層的過(guò)程中,大部分都被吸收了,而在高海拔地區(qū)布局探測(cè)器,就是為了搶在大氣層吸收前,捕捉到更多的次級(jí)粒子,獲取更多信息。高海拔宇宙線觀測(cè)站從2008年前期預(yù)研開(kāi)始,歷時(shí)6年,最終選址稻城縣海子山,平均海拔4410米,地形地貌十分復(fù)雜。該宇宙線觀測(cè)站系國(guó)際宇宙線研究中心與中國(guó)科學(xué)院、清華大學(xué)等單位聯(lián)合研制的全球北天區(qū)宇宙線觀測(cè)站。繆子探測(cè)器(MD)是其4種探測(cè)手段之一,主要用于區(qū)分伽馬射線中的宇宙線本底,從而大大提高伽馬射線探測(cè)的靈敏度。WCDA實(shí)現(xiàn)甚高能中低能段(100GeV-30TeV)對(duì)整個(gè)北天區(qū)伽瑪源的巡天觀測(cè),巡天靈敏度將達(dá)到世界最佳水平。
  中冶京誠(chéng)承建的1188個(gè)MD陣列主體工程是本項(xiàng)目探測(cè)陣列中的核心部件,其設(shè)計(jì)、制作與安裝面臨巨大挑戰(zhàn):部分探測(cè)器處于沼澤區(qū)域,在雨季長(zhǎng)期處于水位線以下,極容易滲水;當(dāng)?shù)刈畲髸円箿夭羁蛇_(dá)30多度,而罐體內(nèi)的溫差年變化不能超過(guò)5度;內(nèi)部放置的水袋,面臨長(zhǎng)途運(yùn)輸、壓差變化、吊裝鋪設(shè)各環(huán)節(jié)防滲漏的難題。自2018年開(kāi)工建設(shè)以來(lái),中冶京誠(chéng)項(xiàng)目部專門(mén)成立了研發(fā)團(tuán)隊(duì),接連攻克了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、抗?jié)B設(shè)計(jì)、無(wú)壓實(shí)覆土回填等多項(xiàng)技術(shù)難關(guān),具體采用大斷面+混凝土筒體的組合形式,并開(kāi)展相關(guān)焊接工藝研究,確保了探測(cè)器外殼的結(jié)構(gòu)空間性能穩(wěn)定;進(jìn)行鋼蓋和混凝土筒體結(jié)合面防滲漏止水材料的選型、安裝工藝及容許空間、防老化和密封性系列試驗(yàn)研究,解決了連接材料的功能性和耐久性問(wèn)題;通過(guò)獨(dú)立松土堆方、可變坡比、固土成型設(shè)計(jì)方案及施工工藝,分析不同回填材料性能及松土堆積效果,在無(wú)機(jī)械夯實(shí)情況下,實(shí)現(xiàn)了土方回填達(dá)到設(shè)計(jì)坡比要求。項(xiàng)目人員長(zhǎng)期進(jìn)駐現(xiàn)場(chǎng),克服高寒缺氧、施工條件簡(jiǎn)陋、人機(jī)降效明顯、氣候條件多變等諸多困難,目前,已投用的1077個(gè)探測(cè)器無(wú)一滲漏,探測(cè)器精度全部達(dá)標(biāo),圓滿完成建設(shè)任務(wù)。
  隨著主體工程的完成,高海拔宇宙線觀測(cè)站探索高能宇宙線起源、開(kāi)展相關(guān)的高能輻射、天體演化以及暗物質(zhì)分布等的基礎(chǔ)科學(xué)研究征程,正式拉開(kāi)序幕。剩余的111臺(tái)繆子探測(cè)器的超純水灌注以及探測(cè)器調(diào)試等工作將在明年春季完成。屆時(shí),整個(gè)繆子探測(cè)器陣列將全部投入運(yùn)行。2021年,LHAASO一經(jīng)全面建成便有望占據(jù)國(guó)際領(lǐng)先地位,創(chuàng)造巨大的科學(xué)價(jià)值,助力破解科學(xué)研究的世紀(jì)謎題。

來(lái)源:中冶京誠(chéng)

編輯:網(wǎng)站實(shí)習(xí)1

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