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【中国科学报】大亚湾中微子实验站撤场记
2021-09-06|文章来源:倪思洁 |【
 

  大科学装置建起来难,拆起来似乎也不容易。日前,记者从万博manbetx下载3.0获悉,从去年12月12日大亚湾反应堆中微子实验站(以下简称大亚湾中微子实验站)正式退役之后,直到最近这个“大家伙”才刚刚被拆完。

  大亚湾中微子实验站是怎么被拆掉的?拆个装置能有多难?拆下来的材料又被怎么处理了?带着疑问,《中国科学报》记者采访了大亚湾中微子实验站撤场负责人之一、中科院万博manbetx下载3.0高级工程师马骁妍。

  “光方案就写了十几个版本”

  大亚湾中微子实验站位于深圳大亚湾核电站基地,藏在百米深的花岗岩山体腹中。实验站包括3公里长的隧道,3个地下实验大厅,8个110吨重的中微子探测器,以及配套的两个功能厅和通用设施等。

  撤场前的大亚湾中微子实验站(高能所供图)

  作为大科学装置,大亚湾中微子实验站的一个特点就是“大”。从外观上看,8个探测器就是8个两层楼高的大钢罐,每个钢罐的外径5.1米,高5.3米。钢罐里有两个透明的有机玻璃罐,大的直径4米,小的直径3米。两个玻璃罐像俄罗斯套娃一样嵌套在钢罐里,最里面的玻璃罐中装着掺钆液体闪烁体,两个玻璃罐之间装着普通液体闪烁体,玻璃罐和钢罐之间装着白油,钢罐的内壁上装着用来放大中微子信号的光电倍增管阵列。

  大亚湾实验探测器内部结构(高能所供图)

  钢罐被泡在盛着碧蓝色超纯净水的大水池中,罐顶处于水下2.5米深。大水池内壁上也装着光电倍增管,上千只光电倍增管像大灯泡一样被装在紧贴着水池内壁的不锈钢支架上。此外,还有成千上万根电缆,血管般密密麻麻地连接在探测器各部位之间。

  当初,大亚湾反应堆中微子实验经过4年时间才建成。马骁妍告诉记者,拆解设备的复杂程度不亚于建设过程。“制定撤场计划的都曾是实验站各系统建设的负责人。光撤场方案和计划我们就写了十几个版本。”马骁妍说。

  设备和材料里哪些是可以再利用的,哪些是要处理掉的,怎么处理,罐里的液体在看不见的情况下怎么抽才能保证有机玻璃罐内外压力平衡、确保罐子不破裂,抽出来的液体要怎么处理,大钢罐要怎么从地底下运出来,如何保证操作过程中的人员安全……他们反反复复地讨论着各种细节。

  “砸锅卖铁拆迁队”

  在撤场方案大致确定后,撤场工作很快开工。

  工作人员先把水池里的水抽空,在每个探测器上安装好管道和设备,把重达80吨的三种液体通过管道同步抽出。接着,他们打开探测器的钢盖,把在油里泡了近十年的光电倍增管阵列撤出来,又把嵌套在钢罐里的两个有机玻璃罐整体吊出。然后,他们穿上防油防滑服,爬进钢罐里,拆除底部的其他零件并清理内部残留的白油,最后,再吊出钢罐。与此同时,他们还需要把水池内壁钢架上的光电倍增管一个个摘下来,并对所有光电倍增管逐一检查、清理、装箱。

  给探测器抽液(高能所供图)

  有机玻璃罐从钢罐里吊出(高能所供图)

  工作人员从梯架上拆下光电倍增管(高能所供图)

  工作人员在清洁光电倍增管和电缆(高能所供图)

  马骁妍表示,撤下来的设备和材料,一部分被运往江门中微子实验现场,用于实验建设;一部分捐赠给国内、外的其他实验项目继续用于科学研究;一部分捐赠给国家博物馆、中广核集团、国内其它单位,或者运往江门实验现场,用于科普展示和收藏。只有在设备和材料实在无法再利用的情况下,工作人员才按照资产处置的规定将设备和材料变卖掉,而探测器中的液体等可能危害环境的材料则委托给企业进行无害化处理。

  撤场任务团队成员笑称自己是“砸锅卖铁拆迁队”,但戏谑中却带着对实验站的不舍。马骁妍告诉记者,在撤场过程中,他们尽可能地让实验站里的设备和材料得到再利用。

  在他们的努力下,不少设备材料派上了新用场。比方说,电子学机柜和服务器,自动刻度系统,气体系统,水池内用于支撑光电倍增管的不锈钢型材,水处理系统里的通用脚手架等工装设备,以及机械加工设备等被运到江门中微子实验站继续使用;所有性能完好的光电倍增管都被打包运回中科院万博manbetx下载3.0,等待被用于其他实验,性能损坏的管子则被留作科普展示;探测器中的液体一部分继续被用于高校和科研院所的教学和研究工作。

  按照核电站科普展厅要求进行拆除和布置后的的实验站一号厅(高能所供图)

  值得一提的是,在大亚湾中微子实验站退役后,科研人员还利用这里的设备完成了两项研究工作。撤场前,科研人员利用其中的一个探测器对江门中微子实验中的液体闪烁体进行了多项性能研究,确定了江门液体闪烁体的最终配比,并确定了液体闪烁体纯化的关键技术。在撤场过程中,科研人员又利用两个探测器对江门中微子实验的刻度系统进行了多项关键测试。

  “挺好的,一点都不浪费。”马骁妍说。

  “感觉要崩溃了”

  整个撤场过程中,令马骁妍最难忘的是最后一个阶段的工作——拆运大罐子以及资产处置收尾工作。

  八个大钢罐中,有两个要被运出实验站并送至位于河北的国家博物馆馆藏地和位于江门的江门中微子实验站。科研人员必须尽可能保证这两个钢罐的完整性。

  这项工作可把马骁妍等人愁坏了。实验站的隧道宽度和高度,是按照钢罐的尺寸配合建站时美方提供的的自动无人搬运车尺寸设计的,但撤场的时候,搬运车设备早已被美国收回。工作人员四处调研后发现,国内类似设备功能性不足以完成这项任务,罐子出不了隧道。

  无奈之下,马骁妍只好决定对钢罐“动刀”。他们在调研后决定,只对钢罐切一刀。为了让切割口尽可能不影响钢罐外观,他们还费劲周折寻找合适的切割方案和高水平的技师。最终,捐赠给国家博物馆的钢罐被横着拦腰切开,捐赠给江门中微子实验站的钢罐被斜着45度角切开。

  破解后的钢罐(赠送给国家博物馆)(高能所供图)

  此外,撤场过程中还时常遇到各种意想不到的状况,比方说,面对要运走的“娇贵又值钱”的有机玻璃罐,司机担心路上发生破损,迟迟不肯发车;疫情期间,撤场人员以及运输车辆进出大亚湾核电站基地的手续受到影响,拆解和运输计划也被打乱。

  “到最后,所有人都感觉要崩溃了。负责拆解的、清点资产的、设备处置的、运输的、后方负责协调的同事们一边像打了鸡血一样干劲十足,一边又十分焦虑。有人开玩笑说‘拆得好烦,干脆直接拿水泥把隧道口一堵,多少年之后还能玩个寻宝’。”马骁妍笑着说。

  崩溃归崩溃,玩笑归玩笑,撤场团队还是认认真真地完成了撤场工作中的每一个细节。8月31日,他们将大亚湾中微子实验站的钥匙正式交还中广核研究院有限公司,所有人都松了一大口气。大亚湾中微子实验站的撤场工作历时8个半月后,终于完成。

  记者手记:

  当大科学装置走到生命尽头

  大亚湾中微子实验站开启过我国高能物理研究的“高光”时刻。

  从2003年开始,它历经了4年酝酿、4年建设和9年运行。2011年底,大亚湾实验正式运行取数,科研人员仅用55天的数据就发现了一种新的中微子振荡,并取得前所未有的精度。这一发现被《科学》杂志评选为2012年度十大科学突破之一,获得2016年度国家自然科学一等奖,2016年度基础物理学突破奖以及2019年度未来科学大奖等多个奖项。

  去年12月12日,正式退役的那一天,大亚湾中微子实验站完成科学使命。今年8月31日,撤场完成的这一天,实验站发挥出最后一分余热,走到生命尽头。

  热火朝天的建设运行,总会被很多人关注。沉默无言的临终退场,其实也值得被记录、总结和追思。

  有研究指出,很多先进装置的“黄金年龄”在诞生后前5年,10年以后仪器就进入了淘汰阶段。当下,我国正处在大科学装置建设高峰期,很快我们也将迎来淘汰高峰。大亚湾中微子实验站的撤场,给我国大科学装置的临终处置作出了示范。

  很幸运,由于工程技术人员和科研科普机构的努力,未来,我们还有机会在大亚湾核电站基地、江门中微子实验站或国家博物馆里再次见到大亚湾中微子实验中的关键设备。到那时,我们将能够直观地看到我国中微子实验装置的历史变迁,看到中微子探测装置国产化的真实历程,看到人类在探索微观粒子世界时留下的印迹。到那时,我们可以再对它说一声:“你好,大亚湾中微子实验站。”

源自《中国科学报》 (2021-09-07 第4版 综合) 原地址:http://paper.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2021/9/365130.shtm?id=365130


 
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