上图:9月29日,国家重大科技基础设施─超重力离心模拟与实验装置,在浙江杭州启动首台离心机主机。/新华社;下图:超重力离心模拟与实验装置由浙江大学牵头建设,包括三台离心机主机,以及六座实验舱的18台机载装置。/中新社
【大公报讯】综合新华社、中通社报道:9月29日,中国国家重大科技基础设施:超重力离心模拟与实验装置的首台离心机主机在浙江杭州正式启动。该设施能创造出远超地球重力千百倍的“超重力场”,产生“时空压缩”效应,将为多项研究工作提供重要支撑。
该装置由浙江大学负责牵头建设,包含三台离心机主机以及分布在边坡与高坝、岩土地震工程、深海工程、深地工程与环境、地质过程、材料制备等六座实验舱内的18台机载装置。此次启动的首台离心机“CHIEF1300”容量达1300g.t(重力加速度.吨),目前为全球容量最大的离心机。另外,容量分别为1500g.t和1900g.t的“CHIEF1500”与“CHIEF1900”两台离心机也正在加紧安装建设。
人造“超重力场” 模拟“极端环境”
据了解,超重力场是指超过地球重力场加速度(约为9.8米/平方秒)的重力场。超重力离心模拟与实验装置的离心机主机可产生最大达到常重力1500倍的超重力场。在超重力场中,科研人员能在实验室中以很小的尺寸、极短的时间再现真实世界中的重大灾难、地质演化和极端环境。例如,在100倍常重力的实验中,100米的真实物体可以“缩尺”至1米,100年的污染物迁移过程可以“缩时”至3.65天。这种“时空压缩”效应将为国家重大科技任务开展、重大工程新技术研发和验证、物质科学前沿发展等方面提供关键支撑。
“CHIEF1300”主机室是一间占地约230平方米的圆形地下室,位于中央的离心机像是一个能高速“自转”的巨型“天平”。工作时,半径长约6.4米的转臂带动实验装置高速旋转,速度越快,离心力越大,当离心加速度超过地球常重力,就形成超重力场。目前,该离心机的超重力场已调试运转至验收指标,可实现常重力的10倍到300倍。
“超重力场中,科研人员在实验室中能以很小的尺寸、极短的时间,再现真实世界中的重大灾难、地质演化、极端环境。”超重力离心模拟与实验装置首席科学家、中国科学院院士、浙江大学教授陈云敏说。
在一系列预研实验中,研究人员们已有许多收获:在深海高压温控实验装置中,复现2000米深海的水压,试验深海海床中可燃冰开采的安全性;在超重力振动台中,模拟强震的地质危害,验证水电站坝基的抗强震设计;在造波、造啸及重力流实验装置中,推演4米高浪、20米海啸与海床的互相作用,为海上风电场选址提供参考;在超重力定向熔铸炉中,制备高铁接触网导线材料,具有缺陷少、强度高、延伸率大等性能……
“超重力的世界非常精彩!”陈云敏说,超重力离心模拟与实验装置将致力于构建开放共享的国际前沿科研平台,期待与全球顶尖科研力量与团队开展合作,为全球科学研究的持续进步与创新发展注入动力。