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一眼 “ 万年 ”!  华东院设计的全球最大超重力实验室启动建设

发布日期:2019/11/20

 

       这个CHIEF,是“十三五”确定的十个国家重大科技基础设施之一,是推动国家科学和技术发展的“国之重器”,也是在浙江省建设的首个国家重大科技基础设施。


 

       项目总用地面积89亩,总建筑面积34560平方米,大约相当于六个标准足球场。建设周期5年,建成后将填补我国超大容量超重力机的空白,成为全球容量最大、应用范围最广的超重力多学科开放共享实验平台。

 

 


- 启动仪式 -

 

       什么是超重力
       它能压缩时空,一眼 “ 万年 ”      

 

       科学家们把地球上的重力叫做常重力,用1g(重力单位)来表示,大于1个g的就叫超重力。比如航天员乘坐飞船返回地球时,会受到4个g的超重力,相当于承受了4个自己的重量。


 

       在超重力环境下,会发生一些神奇效应。因为这些神奇效应,科学家们可以完成很多在常重力环境中难以完成的实验。


 

       首先,超重力具有“缩尺”作用。举个例子,想知道100层楼高的房子对地基的影响,那么我们只需要造1层楼高的模型,将它放在100个g的超重力作用下,这时,1层楼对地基的影响效果,就相当于常重力下100层楼对地基影响的效果。这就是缩尺作用。


 

       其次超重力场中还存在“缩时”效应,比如在超重力离心机上搭载土体污染物迁移实验装置,就可以模拟污染物在地下大尺度、长历时的运移。如果在现实中研究污染物的迁移,需要花费几千年,但在超重力场中模拟实验,可能只需要一天的时间。


该段文字来源于钱江晚报

 

       超重力实验室长啥样
       科技感+未来感爆棚      

 

       华东院承担设计的超重力离心模拟与实验装置的核心是深达27m的地下空间,其呈一字形布局:中央舱体内离心机顺序排列,构成南北纵轴,大功率配电房与空调机房各据左右,构成东西横轴,双动力系统由两侧宽阔管廊接入离心设备。


 

       整个超重力实验室呈中央高周边低的整体,空间逻辑清晰,简洁高效,浑然一体,令人过目不忘。设计以科学的理性、人文的感性彰显大国重器的超一流形象。


       未来,这个科技感+未来感爆棚的实验室里将迎来世界最大量级的超重力离心机。其中,6个超重力实验舱,将承担极端气候与环境模拟装置、超重力单向振动台、高压高温实验装置、高通量制备熔铸炉等18台机载装置,可以模拟各种极端气候、深海与深地环境。

 

 

       要给这些“大家伙”一个安稳的家
       我们太“南”了   

 

       针对实验装置所产生的的振动控制、舱室温度控制、深厚软基等重大技术难题,华东院充分发挥专业齐全、技术先进、综合集成的优势,组建骨干项目管理和技术专家团队,配备有力的支撑保障团队,进行了深入分析研究和充分论证。


       振动控制

 

       该项目高速机最大转速达668r/min,相应最大转频为11.67Hz,相关振动问题突出,且目前尚无专门的振动标准和相应规范。尤其是站址位于软基上,如振动问题解决不好,将对实验室主体建筑物结构安全、试验运行环境及实验室工作人员的身心健康造成危害。华东院结合承担的多项大型抽水蓄能电站的振动设计经验和关键技术,与主机设计单位、试验用户科学家团队协作、研讨,立足工艺、功能及运行的总体要求,开展离心机基础结构型式设计的全方位的比选、论证工作,提出了一系列解决方案。

 


      

       主机室温控设计

 

       超重力离心机在长时间高速旋转过程中,大部分能耗用于克服空气阻力,会急剧提升主机室温度,还会引起实验舱振动,严重影响实验结果的准确性及实验数据的可靠性。工程离心机转速大,热损耗高,给温控系统的设计带来一定的难度。为控制离心舱内空气温度在40℃以下,设计团队通过大量实验测试及理论分析,开展了多项冷却解决方案研究。

 


       深厚软基

       项目基坑最大开挖深度达38.3m,相当于地下10层,存在15米厚的淤泥层和高渗透性的承压水赋存层,地质情况异常复杂,对基坑的位移控制和止水性能提出了极高的要求。项目设计团队充分考虑项目特点,经多方案比选和多轮方案论证,有效解决了软弱土层中基坑开挖的位移控制及防止承压水造成坑底突涌破坏两大技术难点。

 

 

       BIM应用

       针对项目专业众多、布置复杂、精细化程度高、设计周期短等特点,华东院依托具有自主知识产权的工程数字化平台,开展工程三维数字化设计,有效解决多专业接口问题,快速梳理错漏碰缺问题,更直观展示工程全貌,为实现工程设计、建设、运营的全生命周期管理,打造数字实验室奠定了坚实的基础。

 

 

 

 

 

 

 

 

来源:华东勘测设计研究院

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