8月26日，江門中微子實驗（JUNO）成功完成兩萬噸液體閃爍體灌注，并正式運行取數(shù)。江門中微子實驗是中國主持的第二個大型中微子實驗，首要科學(xué)目標(biāo)是利用反應(yīng)堆中微子振蕩確定中微子質(zhì)量順序，對于人類了解物質(zhì)微觀的基本結(jié)構(gòu)和宏觀宇宙的起源與演化具有重要意義。
中微子極具“穿透性”——它能輕松穿過地球，與物質(zhì)發(fā)生相互作用的概率極低。想精準(zhǔn)捕捉到它，就必須徹底隔絕地面的振動、溫度變化、電磁干擾等一切“干擾項”。這也讓實驗建筑的設(shè)計邏輯變得尤為特殊，因此江門中微子實驗（JUNO）建筑選址于廣東江門開平市打石山地下700米處。核心探測器為有效質(zhì)量達(dá)兩萬噸的液體閃爍體探測器（中心探測器），安置于地下實驗大廳44米深的水池中央。直徑41.1米的不銹鋼網(wǎng)殼作為主支撐結(jié)構(gòu)，承載了包括35.4米直徑的有機(jī)玻璃球、兩萬噸液體閃爍體、兩萬只20英寸光電倍增管、兩萬五千只3英寸光電倍增管以及前端電子學(xué)、電纜、防磁線圈和隔光板等眾多關(guān)鍵部件。
中國建研院受中國科學(xué)院高能物理研究所委托，自2014年起，積極參與實驗核心建筑——中心探測器的方案設(shè)計與全程技術(shù)咨詢，以專業(yè)建筑技術(shù)為這一“大國重器”筑牢硬件根基。
十載耕耘助力“大國重器”??科技報國彰顯央企擔(dān)當(dāng)
近十年來，中國建研院圍繞中心探測器，緊跟項目推進(jìn)節(jié)奏分階段開展工作，每一步都力求精準(zhǔn)高效。
2014年7月：錨定結(jié)構(gòu)方向，提出可行的結(jié)構(gòu)方案
接到“中心探測器結(jié)構(gòu)方案咨詢”任務(wù)后，團(tuán)隊首要工作是深度研判探測器的技術(shù)需求，最終通過多方案比選，確定“不銹鋼單層網(wǎng)殼+有機(jī)玻璃球”復(fù)合結(jié)構(gòu)體系——網(wǎng)殼承擔(dān)承重功能，有機(jī)玻璃球罐用于儲存液體閃爍體。團(tuán)隊反復(fù)細(xì)化網(wǎng)殼分格尺寸、有機(jī)玻璃球壁厚、支撐構(gòu)件參數(shù)，完成方案圖紙繪制與報告編制；同時開展模擬計算進(jìn)行多維度驗證，形成的計算報告為方案可行性提供了科學(xué)依據(jù)。
△中心探測器采用“不銹鋼單層網(wǎng)殼+有機(jī)玻璃球”結(jié)構(gòu)體系
2015年12月：優(yōu)化設(shè)計細(xì)節(jié)，適配實際需求
依據(jù)專項任務(wù)書，項目團(tuán)隊針對設(shè)計細(xì)節(jié)開展精細(xì)化優(yōu)化。例如，結(jié)合探測器毫米級（mm）的安裝精度要求，進(jìn)一步嚴(yán)控網(wǎng)殼節(jié)點定位誤差。每一項調(diào)整后，均通過專業(yè)軟件驗算結(jié)構(gòu)應(yīng)力與位移，確保性能安全可靠，最終形成結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案報告，為后續(xù)設(shè)計深化奠定基礎(chǔ)。
△左圖為中心探測器內(nèi)部的有機(jī)玻璃球及光電倍增管，右圖為位于水池內(nèi)（尚未灌水）的中心探測器外部圖
2016年9月：開展足尺節(jié)點試驗，筑牢安全防線
有機(jī)玻璃球節(jié)點連接是結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響探測器整體穩(wěn)定性。項目團(tuán)隊專門制作1:1節(jié)點試件，模擬實際工況施加軸向荷載與溫度循環(huán)，借助精密儀器監(jiān)測其受力與變形情況。試驗不僅驗證了節(jié)點設(shè)計的合理性，還提出密封膠條升級方案，進(jìn)一步提升節(jié)點耐久性。
△江門中微子實驗中心探測器有機(jī)玻璃球節(jié)點足尺試驗
2017年4月至竣工：全程技術(shù)護(hù)航，保障項目落地
自此階段起，中國建研院承擔(dān)起項目“技術(shù)顧問”角色，持續(xù)服務(wù)至竣工。項目團(tuán)隊系統(tǒng)梳理了相關(guān)領(lǐng)域規(guī)范，分析其在地下深埋結(jié)構(gòu)中的適用性；反復(fù)復(fù)核網(wǎng)殼、有機(jī)玻璃球在不同工況下的應(yīng)力與位移，排查潛在風(fēng)險；參與施工方案論證，對地下洞室開挖、有機(jī)玻璃球安裝等關(guān)鍵環(huán)節(jié)提供技術(shù)支持。期間輸出的結(jié)構(gòu)復(fù)核報告、技術(shù)咨詢報告，為項目穩(wěn)步推進(jìn)提供了有力保障。
作為國家建筑行業(yè)“智庫”與“國家隊”，中國建研院以近十年專業(yè)化服務(wù)，積極參與江門中微子實驗核心建筑技術(shù)攻堅。未來，中國建研院將持續(xù)聚焦科學(xué)建筑創(chuàng)新，為更多國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施提供“全周期、專業(yè)化”服務(wù)，以建筑技術(shù)賦能基礎(chǔ)科學(xué)研究，助力高水平科技自立自強。
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（供稿：宋濤 王瑩??編輯：曹博）