《北京日?qǐng)?bào)》頭版聚焦,全球“最亮光源”連接成環(huán)!
2021-01-07
“大國工匠”助力
“大國重器”崛起
作為全球“最亮光源”之一的
北京高能同步輻射光源項(xiàng)目
在北京建工建設(shè)者匠心助力下
在1月6日完成主體鋼結(jié)構(gòu)施工
周長1.4公里的裝置區(qū)正式連接成環(huán)
點(diǎn)亮了百年科學(xué)城的夜空
要想破解微米級(jí)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(jìn)光源。6日,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)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(duì)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(xì)節(jié),很重要一點(diǎn)是要有足夠的亮度。為制造能量更高、亮度更強(qiáng)的小光斑,人類就發(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(yù)為“神奇的光”。這種裝置的理論基礎(chǔ)來自經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)中的同步輻射定律,利用這一定律,基礎(chǔ)科學(xué)研究者們得以建構(gòu)起一種相對(duì)論性電子(或正電子)在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生同步輻射的高性能新型強(qiáng)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(xiàng)目,由中科院高能所承擔(dān)建設(shè),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,總建筑面積約12.5萬平方米,主要包括加速器、光束線和實(shí)驗(yàn)站等。從高空俯瞰看,整體建筑外形似一個(gè)放大鏡,寓意“探測(cè)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(diǎn)睛之筆”,也是將來放置大型科學(xué)儀器的地方。
“過去說一項(xiàng)工程建設(shè)難,常用的詞是體量大、精度高,可對(duì)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(tuán)北京光源項(xiàng)目副總指揮兼執(zhí)行經(jīng)理任錦龍?zhí)崞?,自?xiàng)目建設(shè)伊始,就邀請(qǐng)了一支由“最強(qiáng)大腦”組成的超級(jí)智囊團(tuán),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(dòng)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(jìn)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(dòng)也會(huì)對(duì)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)家就提出了一項(xiàng)要求——防微振動(dòng)控制目標(biāo)要小于25納米。
“我們平時(shí)說精度控制在厘米級(jí)、毫米級(jí),可納米級(jí),建筑規(guī)范中就沒有這個(gè)詞。”副總工程師榮慕寧舉了一個(gè)生活中的例子,我們常用細(xì)如發(fā)絲來形容纖細(xì)的東西,但其實(shí)人的頭發(fā)的直徑一般在20到50微米,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(gè)月的時(shí)間,我們不是在做試驗(yàn),就是在去做試驗(yàn)的路上。”榮慕寧介紹,反復(fù)試錯(cuò)后,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)才選定對(duì)未來光源裝置區(qū)的儲(chǔ)存環(huán)隧道及實(shí)驗(yàn)大廳地基采用厚達(dá)3米的素混凝土進(jìn)行基礎(chǔ)換填。
隨著今天最后一根鋼梁吊裝到位,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(jī)電安裝施工。同時(shí),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(jìn)中。
中科院高能物理所相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,按照目前規(guī)劃,北京光源將于2025年建成運(yùn)行。屆時(shí),它不僅是我國第一臺(tái)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?yàn)榛A(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(tái)。
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