位于怀柔科学城的国家重大科技基础设施北京高能同步辐射光源完成主体钢结构施工,周长1.4公里的装置区连接成环 ■记者 马文晓/摄
1360米的距离,环形区间的宽度超过了一个标准篮球场的长度,直径达400米的巨型圆环成为迄今为止中国同步辐射光源之最。日前,在怀柔科学城核心区内,由中国科学院高能物理研究所承担建设、北京建工集团总包施工的北京高能同步辐射光源项目成环亮相。春节后,该项目将全面进入机电设备安装和装饰阶段。该项目与贵州省直径500米的“天眼”遥相呼应,成为中国基础科学的重要支撑。
同步辐射光源类似于一台巨型X光机,可提供能量高达300千电子伏特的高能量、高亮度、高相干性等特点的同步辐射光,与物质相互作用,可提供多维度、实时、原位的表征信息,解析工程材料的结构、观察其演化的全周期全过程,为材料的设计、调控提供信息。在为用户提供常规技术支撑的同时,还将为国家基础科学和工程科学等领域原创性、突破性创新研究提供支撑平台。
由建工集团施工的项目已是国内第四代同步辐射光源项目,也是国际最先进的基础科学设施。整个项目总建筑面积12.5万平方米,其核心装置区为直径400米的环形结构,环形周长1.36公里。“这个装置会产生空间分辨能力达到10纳米量级的小光斑。照射在实验样品提取实验数据时,要求小光斑极度稳定,为充分地发挥其高性能,高能所的科研人员对稳定度提出了极高要求,给建筑施工带来极大挑战。” 项目副总工程师荣慕宁说。
25纳米是什么概念?1纳米相当于一根头发的1/3000。倒推到施工环节,就要求12万立方米的环形地面必须是一个整体。“混凝土浇筑不可能实现如此体量一次性浇筑,我们将整个圆环分为了48块,完成这48块我们足足花了14个月。” 荣慕宁说,让混凝土不出裂缝最重要的是降低浇筑后水化热带来的膨胀裂缝。技术人员通过降低水泥用量,同时针对无法人工振捣密实的现状,研制了振捣装置,这种装置通过吊车提起悬吊在刚浇筑的作业面上,吊车将装置如同打针一样插入混凝土地面进行振捣,无需要人工操作也减少了振捣的不均匀问题。
针对48块混凝土地面的48条拼接缝隙,荣慕宁说:“我们使用了环氧树脂和水泥浆液组合的材料填充到缝隙中,利用环氧树脂的粘性和水泥的密封性,既防止单纯水泥浆液后期裂缝的风险,也不让环氧树脂顺着缝隙乱窜。”
为使电流能够在环型减速器里运动,在27米宽的隧道内还需再建造一条锯齿状封闭隧道放置相关设备,这条隧道的材料使用了重晶石混凝土。掏出手机,荣慕宁点开重晶石混凝土视频,黏如浆糊一般的混凝土中间富含重晶石,其自重大,还具备防辐射、防外散的特性,是医疗机构影像专业阻隔辐射的重要材料。整个项目共用5000多立方米的重晶石混凝土。为确保材料质量,荣慕宁和高能所专家团队严选材料,共同商讨混凝土配合比等数值。
高精度无干涉双套筒准直桩是荣慕宁解决的另一个难题。12根桩,最长的有80米。前40米的桩基与土层通过两侧的套筒隔离开,地下30米左右的桩要直接扎入岩层中。“这是为今后仪器设备安装预留而要求的,前40米与土层分离就是避免桩基与土层接触,因车辆行驶导致土层扰动而影响设备使用造成的光斑位置偏离,因为纳米级的震动要求,即便是打个喷嚏都会有影响,更别说周边行车了。”荣慕宁说。
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