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一起去看“宇宙雨”——水電五局—成都院聯合體高海拔宇宙線觀測站建設紀實
來源:水電五局 作者:王倉初 時間:2019-06-18 字體:[ ]

“推進國家重大科技基礎設施建設,對于增強我國原始創新能力、建設世界科技強國具有重要意義。”在四川省甘孜州稻城縣平均海拔4410米的海子山上,我國海拔最高的大科學基礎設施高海拔宇宙線觀測站(LHAASO,音譯“拉索”)工程就在這片雪域荒原建設。

水電五局-成都院LHAASO項目建設者在海拔4410米的海子山,充分發揚“自強不息、勇于超越”的企業精神,以“缺氧不缺精神”的干勁,以“功成不必在我”的胸懷和“功成必定有我”的擔當,爭當建設排頭兵,挑戰高海拔,為新時代實現科技強國夢建功立業。

筑夢高原,沖擊世紀之謎

宇宙線是來自宇宙空間的高能粒子流,由各種原子核以及非常少量的電子、光子和中微子等組成。它們又被稱作“銀河隕石”、傳遞宇宙大事件的“信使”。研究宇宙線及其起源是人類探索宇宙的重要途徑。宇宙線發現100多年來,與之相關的探索與研究已經產生了6枚諾貝爾獎牌,但人類卻始終沒有發現宇宙線的起源。

觀測站(LHAASO)作為世界上海拔最高、規模最大、靈敏度最強的宇宙射線探測裝置,是國家重大科技基礎設施建設項目,在國務院發布的《國家重大科技基礎設施建設中長期規劃(2012-2030 年)》中被列為16 個優先安排的重大項目之一。從2008年開始,中國科學院高能物理研究所的科學家啟動了預先研究的相關工作,與此同時,科研人員在我國高海拔地區進行了廣泛選址和實地踏勘調研,最終于2014年選定四川省稻城縣海子山平均海拔4410米的高地作為觀測站地址。占地面積1.36平方公里。 

高海拔宇宙線觀測站的裝置由電磁粒子探測器(ED)陣列、繆子探測器(MD)陣列、水切倫科夫探測器陣列(WCDA)、廣角切倫科夫望遠鏡陣列(WFCTA)等組成。“四大陣列互相配合,對于宇宙線特征、起源等進行精密分析和研究,最終有望破解宇宙線起源難題。”

2017年5月26日,水電五局與成都勘測設計院組成聯合體,以EPC總承包的模式,成功簽訂該觀測站主體工程水切倫科夫探測器(WCDA)水池設計施工總承包合同,共同負責項目“設計-采購-施工”工作,其中,中國水電五局主要負責工程的臨建、主體施工和材料采購部分。合同工期為33個月(含設計)。工程于2017年6月22日開工。

觀測站建成后,將躋身世界四大宇宙線研究中心之列,以探索高能宇宙線起源并開展相關的高能輻射、天體演化以及暗物質分布等基礎科學研究為核心目標,向宇宙線起源這一“世紀之謎”發起沖擊。

為了早日解開這一“世紀之謎”,水電五局建設者們也開啟了“沖擊”模式。

挑戰極限,人生難得幾回搏

宇宙線粒子進入大氣層后,會與大氣中的原子核發生多次相互作用,產生級聯效應,最后可形成上百億個次級粒子,它們就像一場粒子“陣雨”一樣,瞬間降落在數平方公里的地面上。水電五局參建的水切倫科夫探測器(WCDA)水池,就是專門收集這些‘宇宙線雨’的“集雨器”。

要想建好這個深5米、總面積78000平方米、有兩個半北京水立方大小、完全密封的巨型“集雨器”,可不是一件容易的事情。施工技術更是要求苛刻,其中對水池運行期間防滲防漏的技術要求達到日滲漏率≤0.01%,而水池鋼結構需做特殊防腐處理,以保證20年內不銹蝕。同時避免表面生銹,銹跡剝落掉入水中污染聚離子水體。因為水體一旦受到污染,換水一次需半年以上時間,不僅對時間成本、資源成本會產生很大的影響,更會給科研造成巨大的損失。另外水切倫科夫探測器要對單光子級別的光信號進行研究,要求水池在運行過程中不能有絲毫自然光線進入,才能捕捉進入其中的每一個高能伽馬光子蹤跡,必須完全密閉,一絲絲的光都不能透入,要完全漆黑,工程建設質量要求之高可想而知。

項目所在的海子山區域,平均海拔4410米,有積雪冰凍期長、氣溫偏低、高寒缺氧等特點,全年平均氣溫低于10度,經統計,在0度以下的天氣就占全年一半左右,而最大晝夜溫差可達三十度,可以說是一年除了在冬季就是“大約在冬季”,“早穿棉襖午穿短袖”在這里早就不是什么稀奇事。一年除7、8、9三個月為雨季外,其他時節不是大風就是冰雪天氣,這也使得全年有效施工時間大大縮短,同時也加大了室外作業難度,一旦下雪,現場植被經雪覆蓋,氧氣變得更為稀薄,而高原作業,施工人員氧氣消耗量大、體能消耗快,往往會有胸悶、心跳加快、呼吸不暢甚至窒息等不適情況的發生,晚上睡覺會有明顯的胸悶感,醒來一兩次是正常的。早上睡起來,鼻孔有血絲,也沒什么稀奇,最讓職工們“受益”的是,在這里根本不用做鍛煉(走路都會大喘氣)就能輕松減掉一二十斤。另外強烈的紫外線照射加現場太陽光在雪地上的反射,職工很容易得“雪盲癥”。

惡劣的環境及現場的工作壓力給團隊所有員工身體和心理上帶來了巨大的挑戰,讓所有人備受煎熬。此外設備因寒冷、缺氧等造成無法正常啟動,致使降效也越發明顯,嚴重影響到施工進度的推進,無形中增加了施工難度和建設成本。“困難總是有的,要想著怎么去克服,要學會扛得住壓力。”面對越來越艱苦的環境和一個個亟待解決的施工難題、極高的施工要求,項目經理趙勇一次次的鼓勵著大家。項目全體員工直面挑戰,迎難而上、攻堅克難,用激情與熱血譜就了一曲高原建設的追夢之歌——項目總工周北北作為技術總負責人,既忙于現場技術問題又經常往返于成都和設計單位進行相關圖紙的溝通工作,往返成都的大巴也就成了他的臨時辦公室。項目生產經理兼安全總監姜丙進為了抓好現場生產和安全工作,查看現場、指導項目生產工作、及時消除安全隱患,確保施工高質量、零事故,每天微信的運動步數顯示從未少于一萬步。項目安環部主任楊新平剛來項目,由于缺乏經驗,剛沖澡10分鐘,就導致了雙眼充血整整一周有余,后期由于缺氧外加勞累致使左眼出現泛青、腫脹嚴重影響到視力而不得不回去休養。在面對地下水豐富的高原土質,有著豐富開挖經驗的調度室主任鄧春生為盡快完成基礎開挖及解決現場施工降排水難題,剛到項目頂著高反就去施工現場勘察地形,在一個月的時間里,完成了基礎的開挖及降排水工作,為整個工程施工提供了有效保障,而他本人也因強紫外線的照射臉上曬掉了一層皮。來項目支援的質量部職工張波,在面對夜間110方的墻身混凝土澆筑過程中泵車突然出現的機械故障,一直堅守施工現場,直到凌晨2點多完成澆筑、收面結束后才回去休息,在經歷了兩個月的高原淬煉后,他本人成功減掉20斤,實現減肥夢。

與職工逐日下降的體重成反比的是項目一天天“成長”的觀測站——

2017年8月16日,1號水池首倉混凝土開倉;

11月5日,完成了1號WCDA水池的最后一倉墻身混凝土的澆筑工作;

11月14日,開始屋面鋼結構系統首根鋼梁吊裝;

2018年1月1日,水池鋼屋架安裝工程順利完成封頂;

10月18日,水池主體結構混凝土澆筑工作全部完成;

2019年4月26日,水切倫科夫探測器陣列1號WCDA水池正式投入使用。

在高海拔宇宙線觀測站的建設中,中國水電五局建設者們鼓足干勁,力爭上游,用“人生難有幾回搏”的拼勁,拼出了新時代中國建設者的擔當和榮譽。“在如此短時間內把LHAASO建設到如此規模,一個更為重要的支撐是我們素質精良、能吃苦耐勞、品質優秀的施工建設單位和設備制造單位忘我的投入和高效的執行力。親身經歷了LHAASO的建設過程,讓我為‘中國制造’感到更加的自豪,我國工業配套體系的完整性和高水平的確令人肅然起敬,也深深的受益其中。目前1號水池設備各項參數正常,證明我們做的是對的。”面對建設成績,中國科學院LHAASO項目首席科學家曹臻高興的說。“各參建單位能在如此惡劣的環境中,尤其是12月低溫導致溫度計‘爆表’的嚴寒下,艱苦奮斗,這種精神很令人感動。”水電五局建設者在應對高原特殊氣候條件下的施工挑戰作出的努力也得到了來此檢查、參觀的中外科學家、業主及各方的高度評價,被中國科學院高海拔宇宙線觀測站工程項目部授予“優秀團隊獎”。

建功新時代,“一眼千年”不是夢

渺渺星空,浩瀚宇宙。星云的兩邊有多遼闊?天河的盡頭是何顏色?人類對宇宙未解之謎的探索從未止步。在探索宇宙線起源領域的國際競爭十分激烈,各國都在著手對現有的實驗裝備進行升級換代。

經過水電五局及各方建設者一年多時間的努力,高海拔宇宙線觀測站首批探測器已正式投入科學觀測,在海拔4400米以上拉起的恢恢“天網”,隨時等待捕捉掉落地球的新秘密。其巡天靈敏度比國際上最高靈敏度的同類裝置高出30%,每天都能夠對60%以上的天區進行一次掃描,不受日、月、星光及天氣條件的影響,實現全天候的觀測,每年將探測到5萬億個宇宙線事例,為探索高能宇宙線起源,開展高能天體演化等研究提供科學利器,推動粒子物理學、天文學、宇宙學領域的相關科學研究取得突破性發展。

現在,水電五局施工的高海拔宇宙線觀測站2號水池現已進行閉水試驗,即將履行它的使命,和它的“兄弟們”一起去追蹤來自宇宙的“信使”,一起去看神秘的“宇宙雨”。

未來,電建人人將繼續發揚“自強不息、勇于超越”的企業精神,挑戰高海拔,戰勝不可能,為高海拔宇宙線觀測站整體工程早日完工,領跑國際天文科技,追蹤“宇宙信使”,實現“一眼千年”科技夢和早日解開“百年謎題”,奮勇向前,再寫華章。







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