国际最大深地液氮低温实验平台开始调试运行

2024-12-30 10:31:55 来源：中国科技网

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“启动液氮灌注！”在中国锦屏地下实验室（以下简称“锦屏地下实验室”）二期C1厅内，随着锦屏大设施工程指挥部副总指挥、清华大学工程物理系教授李元景一声令下，静候良久的大型液氮低温屏蔽装置迎来了第一立方米的液氮。启动液氮灌注，标志着锦屏大设施的关键科学实验设备进入调试运行阶段。

锦屏地下实验室位于四川省凉山彝族自治州锦屏山交通隧道内，由清华大学和国投集团雅砻江流域水电开发有限公司共同建设管理。它是全世界岩石覆盖最深、可用空间最大、宇宙线通量最小且综合条件国际一流的深地实验平台，可让国内外科学家开展暗物质探测、中微子研究、核天体物理实验等重大基础前沿科学研究。

2014年，锦屏地下实验室二期开启建设。2016年，基于锦屏地下实验室二期的极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施项目（简称锦屏大设施）被列入“十三五”国家重大科技基础设施项目指南。2020年底，锦屏大设施开工建设，地下可用实验空间从一期实验室的4000立方米增加到二期的33万立方米。

锦屏大设施在约2400米岩石覆盖的地下空间建设大型液氮低温屏蔽装置、大型常温纯净水屏蔽装置，同时建设多套组合式固体辐射屏蔽装置，形成一个既能进行大型前沿物理实验、又能开展小型原理验证实验的极深地下极低辐射本底屏蔽平台。

记者在现场看到，大型液氮屏蔽装置高约20米，相当于六层楼高。它是锦屏大设施项目的关键大型工艺设备之一，可为新一代暗物质直接探测、无中微子双贝塔衰变实验提供探测器低温工作环境和辐射屏蔽系统。

锦屏大设施工程指挥部科学部主任、清华大学工程物理系教授岳骞告诉科技日报记者，大型液氮低温屏蔽装置建设容积约为1725立方米，体量相当于一个标准游泳池。就算日夜不停灌注液氮，也需要两个月才能将其装满。在液氮屏蔽装置核心区，2 MeV附近能量区间辐射本底约为地面同类探测器本底水平的百万分之一。本底低，干扰弱，可最大限度屏蔽各种宇宙噪声和射线，让探测器能够捕捉到属于暗物质微弱的“风吹草动”。

这是国际上规模最大的深地液氮低温实验平台，也是本底条件最优的深地低温实验平台。“在未来二三十年甚至更长时间内，这一平台都会极具国际竞争力。”岳骞表示。

锦屏地下实验室管理局副局长申满斌介绍，大型低温液氮屏蔽装置是世界上最大的地下液氮储容器。经过近10年建设，今年，该装置及实验洁净间、实验腔、灌注管路、低温制冷系统和安全监测、通风换气系统等相关配套设施全部完成施工和测试，有关技术指标全面实现，具备灌注试运行条件。

液氮灌注是大型液氮低温屏蔽装置调试运行的关键环节，可检验液氮恒温器及实验室配套设施的运行状况及性能指标，是该装置投入安全运行的重要节点，也意味着锦屏大设施工艺设备建设进入调试运行的新阶段。