全球“最亮光源”正式連接成環(huán)
昨天,位于懷柔科學(xué)城的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施北京高能同步輻射光源(HEPS)完成主體鋼結(jié)構(gòu)施工,周長1.4公里的裝置區(qū)正式連接成環(huán)。 本報記者 潘之望攝
為國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)“十三五”規(guī)劃優(yōu)先布局的大科學(xué)裝置之一
將為基礎(chǔ)科學(xué)和工程科學(xué)等領(lǐng)域原創(chuàng)性、突破性創(chuàng)新研究提供重要支撐平臺
計劃于2025年建成運行
要想破解微米級別的“蛋白質(zhì)之謎”,科學(xué)家首先需要的是什么?一座大科學(xué)裝置,一道能穿透微觀物質(zhì)的先進光源。昨天,位于懷柔科學(xué)城的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施北京高能同步輻射光源(HEPS,俗稱北京光源)項目完成主體鋼結(jié)構(gòu)施工,周長近1.4公里的裝置區(qū)正式連接成環(huán)。寓意“希望之光”的北京高能同步輻射光源,就像一扇通往微觀世界的“窗口”,建成后將成為世界上亮度最高的第四代同步輻射裝置。
人類生存和發(fā)展從來就離不開對光的利用和開發(fā)。就像手電筒越亮看物體越清楚一樣,要看到微觀物質(zhì)的細節(jié),很重要的一點是要有足夠的亮度。為制造能量更高、亮度更強的小光斑,人類發(fā)明了可產(chǎn)生更小光斑的大工具,即同步輻射光源。
同步輻射光源研發(fā)于上世紀(jì)60年代末,被譽為“神奇的光”。這種裝置的理論基礎(chǔ)來自經(jīng)典電動力學(xué)中的同步輻射定律,利用這一定律,基礎(chǔ)科學(xué)研究者得以建構(gòu)起電子在磁場中偏轉(zhuǎn)時產(chǎn)生同步輻射的高性能新型強光源。
地處懷柔科學(xué)城核心區(qū)的北京高能同步輻射光源項目,由中科院高能所承擔(dān)建設(shè)重任,是國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)“十三五”規(guī)劃優(yōu)先布局的大科學(xué)裝置之一。項目總建筑面積約12.5萬平方米,主要包括加速器、光束線和實驗站等。從高空俯瞰看,整體建筑外形似一個放大鏡,寓意“探測微觀世界的利器”。而這其中,周長近1.4公里的裝置區(qū),猶如放大鏡的鏡框,是造型的“點睛之筆”,也是將來放置大型科學(xué)儀器的地方。
“過去說一項工程建設(shè)難,常用的詞是體量大、精度高,可對于北京光源這座大科學(xué)裝置來說,每一步都是未知數(shù),仿佛一次科學(xué)探索。”施工方北京建工集團北京光源項目經(jīng)理任錦龍?zhí)崞穑皂椖拷ㄔO(shè)伊始,就邀請了一支由“最強大腦”組成的超級智囊團,提供嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)論證與幫助。結(jié)構(gòu)工程專家、工程振動控制與結(jié)構(gòu)抗震專家、中國工程院院士……每一位智囊都是業(yè)界的執(zhí)牛耳者。
可即便如此,進入施工階段,第一道關(guān)卡就難倒了所有人。由于肉眼很難察覺的極輕微振動也會對電子束流的穩(wěn)定性帶來極大影響,在地基施工階段,科學(xué)家提出了一項苛刻要求——防微振動的位移控制目標(biāo)要小于25納米。
“我們平時說精度控制在厘米級、毫米級,而納米級,建筑規(guī)范中就沒有這個詞。”副總工程師榮慕寧舉了一個生活中的例子,我們常用細如發(fā)絲來形容纖細的東西,但人的發(fā)絲直徑一般在20到50微米之間,而1納米只有1微米的千分之一。25納米就意味著結(jié)構(gòu)需要無限趨近于“零沉降”。
“零沉降的地基怎么做?整整4個月的時間,我們不是在做試驗,就是在去做試驗的路上。”榮慕寧介紹,反復(fù)試錯后,項目團隊才選定對未來光源裝置區(qū)的儲存環(huán)隧道及實驗大廳地基采用厚達3米的素混凝土進行基礎(chǔ)換填。
隨著最后一根鋼梁昨天吊裝到位,北京光源完成主體鋼結(jié)構(gòu)施工,下一步將投入金屬屋面及機電安裝施工。同時,裝置區(qū)結(jié)構(gòu)內(nèi),重晶石混凝土隧道澆筑也在熱火朝天地推進中。
中科院高能物理所相關(guān)負責(zé)人介紹,按照目前規(guī)劃,北京光源將于2025年建成運行。屆時,它不僅是我國第一臺高能同步輻射光源,也將是世界上最亮的第四代同步輻射光源,能夠為基礎(chǔ)科學(xué)和工程科學(xué)等領(lǐng)域原創(chuàng)性、突破性創(chuàng)新研究提供重要支撐平臺。
(責(zé)任編輯:支艷蓉)