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暗物質(zhì)、中微子、核天體……

身處地底，仰望星空

在地底深處2400米處

我國首個、世界最深的

“極深地下實驗室”項目雛形初現(xiàn)

本期“最項目”為你揭密

由清華大學(xué)與雅礱江公司合作共建

中建三局承建“最深”的項目

全球最前沿物理實驗室

——錦屏大設(shè)施Ⅱ標(biāo)項目

何為極低輻射本底？

《三體》中寫道：大自然真是自然的嗎？

對于人類而言，基礎(chǔ)物理的研究是人類文明的基礎(chǔ)。所以即使身如塵埃，但總得有人仰望星空。

現(xiàn)代物理學(xué)重大前沿問題主要有暗物質(zhì)、重核來源、中微子質(zhì)量、質(zhì)子衰變等四大類，均需要極低輻射本底的實驗設(shè)施。

建立一個極低輻射本底的實驗設(shè)施，需要建設(shè)輻射環(huán)境受控的極深地下實驗空間、高性能的輻射屏蔽裝置和極低本底分析測試平臺，以達到極低輻射本底，供前沿物理實驗開展研究。

由中建三局承建的錦屏地下實驗室就滿足這個條件。該項目位于四川省涼山彝族自治州，錦屏二級水電站錦屏山交通隧道中，地下實驗空間由實驗廳、輔助隧道、服務(wù)隧道、連接隧道、排水隧道五部分組成，是國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目，亦是符合條件的極低輻射本底的實驗室。

地心深處有何乾坤？

萬物皆有裂痕，那是光進來的地方。

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)之外還有暗物質(zhì)。而“光”正是找到兩者關(guān)系的智慧和文明，而建設(shè)極低輻射本底的實驗設(shè)施正是“追光”的開始。

世界上的極深地實驗室大多利用礦井和隧道，錦屏地下實驗室也是如此。錦屏地下實驗室位于錦屏水電站當(dāng)時開挖的，用于運送建設(shè)物質(zhì)的交通隧道中部。多年前，清華大學(xué)一名教授看到錦屏山隧道貫通的新聞，正苦苦為實驗室選址的他眼前一亮，立即率隊考察，確定這是建設(shè)深地實驗室研究暗物質(zhì)的絕佳場所。隨后，清華大學(xué)和雅礱江流域水電開發(fā)有限公司共同開發(fā)建設(shè)中國錦屏地下實驗室，項目相繼被列入國家十三五、十四五規(guī)劃中國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目。

建設(shè)者們先是在隧道最深處重新開挖出14萬立方米、空間容積達30萬立立米的一個巨大空間，距離地表最深達2400米，是真正的地心深處。

在此空間中建設(shè)的總建筑面積約4萬平方米的地下實驗空間，主要由4個實驗廳、兩條分別長約1公里的輔助隧道以及服務(wù)隧道、連接隧道、排水隧道五部分組成。

這樣的任務(wù)，對于習(xí)慣了修建高樓、路橋的項目團隊來說是破天荒第一次。

何為“三無”和“三防”？

世上本沒有公式，證明得多了就成了公式。

建筑學(xué)和物理學(xué)一樣，理論成果都建立在試驗之上。既然這樣的工程在國內(nèi)沒有先例，也沒有什么可借鑒的工法和標(biāo)準(zhǔn)，那么就得依靠團隊自己去探索。

最初，中建三局西南公司的團隊還為能參與這樣的項目感到興奮。項目經(jīng)理王偉率團隊從西昌出發(fā)，在大山中驅(qū)車兩個多小時，越走越荒涼、越走越偏僻。來到幽深黑暗的隧道口前，仿佛面對一個不可知的“黑洞”。眾人心頭一沉，興奮慢慢變成了忐忑。

圖為團隊項目經(jīng)理王偉

這支平均年齡不到30歲的年輕團隊從一開始就遇到了麻煩，隧道中濕氣特別大。他們第一個艱巨任務(wù)是對面積約10萬平米的洞壁進行防水、防潮、防氡氣施工。

王偉總結(jié)為：三無和三防。因為隧道中富含地下水，一年四季的濕度都高達90%-100%，雖然錦屏山巖體能最大限度隔絕宇宙輻射，但仍不可避免會產(chǎn)生“氡氣”，將影響實驗精度，必須采取措施抑制。問題在于：誰也不知道怎么做。

既然不知道怎么做，那就試著做。

項目團隊從去年9月份進場以來，采用不同的材料、不同的工序反復(fù)試驗，做了100多個樣板并施作了約450平方米的試驗段，前后持續(xù)時間6個月。

這是一段“暗無天日”的時間，一是遲遲找不到解決辦法和成熟的施工方案。二來洞中封閉壓抑。長期在洞中工作，會讓人產(chǎn)生焦慮、迷惘、自我否定等消極情緒。即使是公認(rèn)樂觀堅強的李志強也是如此，多次產(chǎn)生了想逃離的想法。

關(guān)鍵時刻，項目黨支部起到了關(guān)鍵作用，班子帶頭進入隧道，一對一做思想工作，進行心理輔導(dǎo)，設(shè)立專門的地底休息室，在業(yè)主方支持下還給通上了4G網(wǎng)絡(luò)。王偉多次對團隊說：“都說咱們?nèi)譀]有干不了的工程，難道在這個項目我們就破了不敗金身？”

項目成立攻堅小組，在清華大學(xué)、錦屏地下實驗室管理局、監(jiān)理單位和設(shè)計單位的支持配合下，開展技術(shù)攻關(guān)。

圖為盧國彪與團隊在現(xiàn)場解決問題

咬牙堅持，反復(fù)試驗，在各方共同努力下，經(jīng)過不懈努力，終于在2022年春節(jié)找到了“三防”解決方法，并形成了自己獨創(chuàng)的工法。項目技術(shù)總工譚雷介紹說，防水抑氡節(jié)點處理最重要的就是“堵+防”。整個“防水抑氡”工程結(jié)構(gòu)層分為三個部分：以凹凸排水板復(fù)合片材為主的防排水層、以纖維素纖維低本底混凝土為主的噴錨層、以聚氨酯膠泥為主的防水裝飾層。而工序多達10道，極其繁瑣。比如需要打入4萬多根錨桿、安裝一種特殊材質(zhì)的防水板、安裝鋼絲網(wǎng)、噴涂混凝土等。

項目生產(chǎn)經(jīng)理盧國彪自豪地說：“這樣的工藝，目前全國只有我們團隊可以！”

誰是“地下工作者”？

要么給黑暗以光明，要么被黑暗吞噬，他們別無選擇。

黑暗的隧道、壓抑的空間，加上各種機械產(chǎn)生的尾氣和噪聲讓建設(shè)者們幾乎崩潰。團隊每天天不亮就進洞，下班出洞時已經(jīng)天黑了。如果想出去透口氣，距離洞口竟然達9公里，進出一趟得一個多小時，被稱為用時最長的透氣。

正所謂洞中無甲子，寒盡不知年。轉(zhuǎn)眼半年過去了，大家也就慢慢習(xí)慣了。盧國彪笑稱大家都是“地下工作者”，偶爾閑暇不需要進洞，可以看到陽光或綠樹，盧國彪和李志強都感覺重生般的幸福。

然而“防水抑氡”目前進展順利，但這只是第一階段工程，還有無數(shù)難題在等著他們。王偉總結(jié)，任務(wù)有“四高加四難”。

四高：“防水抑氡”低本底要求高、潔凈空間工藝要求高、聚乙烯屏蔽倉質(zhì)量要求高、液氮罐部位施工穿插及防護要求高。

四難：施工期間運營中實驗設(shè)備的防護和運營保障難，施工防火防汛管理難，洞內(nèi)作業(yè)和組織難，作業(yè)環(huán)境舒適性差、作業(yè)人員組織難。

其實難點遠(yuǎn)遠(yuǎn)不只這些，比如怎樣實現(xiàn)實驗室中潔凈等級高達千級甚至百級潔凈室要求、如何組織鋼結(jié)構(gòu)工程吊裝、如何保證材料運輸及施工在狹小洞中空間無縫對接、如何在高潮濕環(huán)境下修建用電用水中心等。一些在平常施工中根本不是問題的問題層出不窮，工長李志強說：“幾乎每時每刻都在面對各種各樣的困難和問題，挺過來就是真正的漢子！”

但王偉表示，盡管任務(wù)艱巨，但是有信心如期完成。因為他們正在進行著一項特別有意義、特別有成就感的工作。即使身處地底，并不妨礙他們心懷夢想、仰望星辰！

這個工程的建成將極大提高我國重大前沿物理問題研究水平，并將提高人類微觀世界探索能力和自然界基本規(guī)律認(rèn)知水平。

因為，宇宙很大，夢想很遠(yuǎn)，人類文明進步的腳步永不停歇。