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    一起去看“宇宙雨”——水电五局—成都院联合体高海拔宇宙线观测站建设纪实
    来源:水电五局 作者:王仓初 时间:2019-06-18 字体:[ ]

    “推进国家重大科技基础设施建设,对于增强我国原始创新能力、建设世界科技强国具有重要意义。”在四川省甘孜州稻城县平均海拔4410米的海子山上,我国海拔最高的大科学基础设施高海拔宇宙线观测站(LHAASO,音译“拉索”)工程就在这片雪域荒原建设。

    水电五局-成都院LHAASO项目建设者在海拔4410米的海子山,充分发扬“自强不息、勇于超越”的企业精神,以“缺氧不缺精神”的干劲,以“功成不必在我”的胸怀和“功成必定有我”的担当,争当建设排头兵,挑战高海拔,为新时代实现科技强国梦建功立业。

    筑梦高原,冲击世纪之谜

    宇宙线是来自宇宙空间的高能粒子流,由各种原子核以及非常少量的电子、光子和中微子等组成。它们又被称作“银河陨石”、传递宇宙大事件的“信使”。研究宇宙线及其起源是人类探索宇宙的重要途径。宇宙线发现100多年来,与之相关的探索与研究已经产生了6枚诺贝尔奖牌,但人类却始终没有发现宇宙线的起源。

    观测站(LHAASO)作为世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最强的宇宙射线探测装置,是国家重大科技基础设施建设项目,在国务院发布的《国家重大科技基础设施建设中长期规划(2012-2030 年)》中被列为16 个优先安排的重大项目之一。从2008年开始,中国科学院高能物理研究所的科学家启动了预先研究的相关工作,与此同时,科研人员在我国高海拔地区进行了广泛选址和实地踏勘调研,最终于2014年选定四川省稻城县海子山平均海拔4410米的高地作为观测站地址。占地面积1.36平方公里。 

    高海拔宇宙线观测站的装置由电磁粒子探测器(ED)阵列、缪子探测器(MD)阵列、水切伦科夫探测器阵列(WCDA)、广角切伦科夫望远镜阵列(WFCTA)等组成。“四大阵列互相配合,对于宇宙线特征、起源等进行精密分析和研究,最终有望破解宇宙线起源难题。”

    2017年5月26日,水电五局与成都勘测设计院组成联合体,以EPC总承包的模式,成功签订该观测站主体工程水切伦科夫探测器(WCDA)水池设计施工总承包合同,共同负责项目“设计-采购-施工”工作,其中,中国水电五局主要负责工程的临建、主体施工和材料采购部分。合同工期为33个月(含设计)。工程于2017年6月22日开工。

    观测站建成后,将跻身世界四大宇宙线研究中心之列,以探索高能宇宙线起源并开展相关的高能辐射、天体演化以及暗物质分布等基础科学研究为核心目标,向宇宙线起源这一“世纪之谜”发起冲击。

    为了早日解开这一“世纪之谜”,水电五局建设者们也开启了“冲击”模式。

    挑战极限,人生难得几回搏

    宇宙线粒子进入大气层后,会与大气中的原子核发生多次相互作用,产生级联效应,最后可形成上百亿个次级粒子,它们就像一场粒子“阵雨”一样,瞬间降落在数平方公里的地面上。水电五局参建的水切伦科夫探测器(WCDA)水池,就是专门收集这些‘宇宙线雨’的“集雨器”。

    要想建好这个深5米、总面积78000平方米、有两个半北京水立方大小、完全密封的巨型“集雨器”,可不是一件容易的事情。施工技术更是要求苛刻,其中对水池运行期间防渗防漏的技术要求达到日渗漏率≤0.01%,而水池钢结构需做特殊防腐处理,以保证20年内不锈蚀。同时避免表面生锈,锈迹剥落掉入水中污染聚离子水体。因为水体一旦受到污染,换水一次需半年以上时间,不仅对时间成本、资源成本会产生很大的影响,更会给科研造成巨大的损失。另外水切伦科夫探测器要对单光子级别的光信号进行研究,要求水池在运行过程中不能有丝毫自然光线进入,才能捕捉进入其中的每一个高能伽马光子踪迹,必须完全密闭,一丝丝的光都不能透入,要完全漆黑,工程建设质量要求之高可想而知。

    项目所在的海子山区域,平均海拔4410米,有积雪冰冻期长、气温偏低、高寒缺氧等特点,全年平均气温低于10度,经,在0度以下的天气就占全年一半左右,而最大昼夜温差可达三十度,可以说是一年除了在冬季就是“大约在冬季”,“早穿棉袄午穿短袖”在这里早就不是什么稀奇事。一年除7、8、9三个月为雨季外,其他时节不是大风就是冰雪天气,这也使得全年有效施工时间大大缩短,同时也加大了室外作业难度,一旦下雪,现场植被经雪覆盖,氧气变得更为稀薄,而高原作业,施工人员氧气消耗量大、体能消耗快,往往会有胸闷、心跳加快、呼吸不畅甚至窒息等不适情况的发生,晚上睡觉会有明显的胸闷感,醒来一两次是正常的。早上睡起来,鼻孔有血丝,也没什么稀奇,最让职工们“受益”的是,在这里根本不用做锻炼(走路都会大喘气)就能轻松减掉一二十斤。另外强烈的紫外线照射加现场太阳光在雪地上的反射,职工很容易得“雪盲症”。

    恶劣的环境及现场的工作压力给团队所有员工身体和心理上带来了巨大的挑战,让所有人备受煎熬。此外设备因寒冷、缺氧等造成无法正常启动,致使降效也越发明显,严重影响到施工进度的推进,无形中增加了施工难度和建设成本。“困难总是有的,要想着怎么去克服,要学会扛得住压力。”面对越来越艰苦的环境和一个个亟待解决的施工难题、极高的施工要求,项目经理赵勇一次次的鼓励着大家。项目全体员工直面挑战,迎难而上、攻坚克难,用激情与热血谱就了一曲高原建设的追梦之歌——项目总工周北北作为技术总负责人,既忙于现场技术问题又经常往返于成都和设计单位进行相关图纸的沟通工作,往返成都的大巴也就成了他的临时办公室。项目生产经理兼安全总监姜丙进为了抓好现场生产和安全工作,查看现场、指导项目生产工作、及时消除安全隐患,确保施工高质量、零事故,每天微信的运动步数显示从未少于一万步。项目安环部主任杨新平刚来项目,由于缺乏经验,刚冲澡10分钟,就导致了双眼充血整整一周有余,后期由于缺氧外加劳累致使左眼出现泛青、肿胀严重影响到视力而不得不回去休养。在面对地下水丰富的高原土质,有着丰富开挖经验的调度室主任邓春生为尽快完成基础开挖及解决现场施工降排水难题,刚到项目顶着高反就去施工现场勘察地形,在一个月的时间里,完成了基础的开挖及降排水工作,为整个工程施工提供了有效保障,而他本人也因强紫外线的照射脸上晒掉了一层皮。来项目支援的质量部职工张波,在面对夜间110方的墙身混凝土浇筑过程中泵车突然出现的机械故障,一直坚守施工现场,直到凌晨2点多完成浇筑、收面结束后才回去休息,在经历了两个月的高原淬炼后,他本人成功减掉20斤,实现减肥梦。

    与职工逐日下降的体重成反比的是项目一天天“成长”的观测站——

    2017年8月16日,1号水池首仓混凝土开仓;

    11月5日,完成了1号WCDA水池的最后一仓墙身混凝土的浇筑工作;

    11月14日,开始屋面钢结构系统首根钢梁吊装;

    2018年1月1日,水池钢屋架安装工程顺利完成封顶;

    10月18日,水池主体结构混凝土浇筑工作全部完成;

    2019年4月26日,水切伦科夫探测器阵列1号WCDA水池正式投入使用。

    在高海拔宇宙线观测站的建设中,中国水电五局建设者们鼓足干劲,力争上游,用“人生难有几回搏”的拼劲,拼出了新时代中国建设者的担当和荣誉。“在如此短时间内把LHAASO建设到如此规模,一个更为重要的支撑是我们素质精良、能吃苦耐劳、品质优秀的施工建设单位和设备制造单位忘我的投入和高效的执行力。亲身经历了LHAASO的建设过程,让我为‘中国制造’感到更加的自豪,我国工业配套体系的完整性和高水平的确令人肃然起敬,也深深的受益其中。目前1号水池设备各项参数正常,证明我们做的是对的。”面对建设成绩,中国科学院LHAASO项目首席科学家曹臻高兴的说。“各参建单位能在如此恶劣的环境中,尤其是12月低温导致温度计‘爆表’的严寒下,艰苦奋斗,这种精神很令人感动。”水电五局建设者在应对高原特殊气候条件下的施工挑战作出的努力也得到了来此检查、参观的中外科学家、业主及各方的高度评价,被中国科学院高海拔宇宙线观测站工程项目部授予“优秀团队奖”。

    建功新时代,“一眼千年”不是梦

    渺渺星空,浩瀚宇宙。星云的两边有多辽阔?天河的尽头是何颜色?人类对宇宙未解之谜的探索从未止步。在探索宇宙线起源领域的国际竞争十分激烈,各国都在着手对现有的实验装备进行升级换代。

    经过水电五局及各方建设者一年多时间的努力,高海拔宇宙线观测站首批探测器已正式投入科学观测,在海拔4400米以上拉起的恢恢“天网”,随时等待捕捉掉落地球的新秘密。其巡天灵敏度比国际上最高灵敏度的同类装置高出30%,每天都能够对60%以上的天区进行一次扫描,不受日、月、星光及天气条件的影响,实现全天候的观测,每年将探测到5万亿个宇宙线事例,为探索高能宇宙线起源,开展高能天体演化等研究提供科学利器,推动粒子物理学、天文学、宇宙学领域的相关科学研究取得突破性发展。

    现在,水电五局施工的高海拔宇宙线观测站2号水池现已进行闭水试验,即将履行它的使命,和它的“兄弟们”一起去追踪来自宇宙的“信使”,一起去看神秘的“宇宙雨”。

    未来,电建人人将继续发扬“自强不息、勇于超越”的企业精神,挑战高海拔,战胜不可能,为高海拔宇宙线观测站整体工程早日完工,领跑国际天文科技,追踪“宇宙信使”,实现“一眼千年”科技梦和早日解开“百年谜题”,奋勇向前,再写华章。







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