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。该设施将营造超过地球重力千百倍的“超重力场”,实现“时空压缩”效应,为一系列研究提供关键支撑。
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的18台机载装置。
本次启动的首台离心机“CHIEF1300”容量为1300g·t(重力加速度·吨),是目前世界上容量最大的离心机。此外,容量为1500g·t和1900g·t的两台离心机“CHIEF1500”和“CHIEF1900”正在紧锣密鼓地安装建设中。
地球重力场的加速度约为9.8米/平方秒,称为常重力场,超过这个数值就称为超重力场。
“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。
“CHIEF1300”的主机室是一间占地约230平方米的圆形地下室,位于中央的离心机就像是一个能够高速“自转”的巨型“天平”。
工作时,半径长约6.4米的转臂将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。
“为了令装置提供丰富且稳定的超重力环境,更广泛地支持不同学科的需求,我们特别采取了深基坑、低气压机室、液冷壁技术等一系列方案,保障主机的高质量运行。”超重力离心模拟与实验装置总工程师、浙江大学求是特聘教授凌道盛说。
据介绍,该设施是将超重力场与极端环境叠加一体的大型复杂科学实验设施。18台机载装置覆盖深海深地资源开发、防灾减灾、废弃物地下处置、新材料制备等多个领域。
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……
(据新华社杭州9月29日电 记者 朱涵 宋晨)