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十余年谋划21亿投资 浙江首个国家大科学装置项目开工

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  国字号超重力大科学装置在杭开建 带你一图读懂

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  浙江在线-杭州频道11月19日讯(浙江在线记者 黄慧仙 唐骏垚 通讯员 柯溢能 吴雅兰)在杭州未来科技城的一角,眼前是一片广阔无垠的“绿”:9个标准足球场面积大小的场地上均覆盖有草绿色无纺土工布,数个十米左右高的打桩机矗立在施工场地上,一副蓄势待发的阵势……这是11月18日,记者在杭州的蒙蒙细雨中见到的一幕。

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  当天,我省首个国家重大科技基础设施项目——超重力离心模拟与实验装置,在杭州未来科技城正式启动建设。

  5年之后,这一与贵州“天眼”、上海光源、合肥“人造太阳”等大科学装置同一量级,用地达89亩、投资约21亿元的国之重器,将真正浮现在浙江大地上。

  据悉,“超重力项目”英文简称CHIEF,由浙江大学作为法人单位承担建设,建成后将成为全球容量最大、应用范围最广的超重力多学科开放共享实验平台。“该项目将为深海深地资源开发、防灾减灾、废弃物地下处置、新材料制备等领域的研究提供有力支撑。”项目首席科学家、中国科学院院士陈云敏说。

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陈云敏院士

  超重力离心机到底是何模样?

  记者了解到,该项目将建设世界上容量最大的2台离心机和岩土地震工程实验舱、深海工程实验舱等6座实验舱,将分别开展边坡与高坝、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6个领域的科学研究。

  值得一提的是,在目前实验舱所搭载的18个实验装置中,有6个为世界首创。

  超重力离心机原理,源自在地球重力场的作用下,不同密度的物质之间发生着相对运动。

  在专家的描述中,超重力离心机建成后的样子,就像一个长着两只强有力的长手臂的巨人,一手抓一个“篮子”,飞快地原地转圈。“篮子”——也就是实验舱——里面装着的东西就会受到超重力场的影响。

  “超重力离心机的两臂高速旋转,在实验舱内就会产生超重力场。转速越快,超重力场就越强。转臂半径越大,超重力场就越均匀。”陈云敏院士说。

  更神奇的是,超重力具有“缩尺”和“缩时”的作用。

  举例来说,如果想知道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100g的超重力作用下,如此一来,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了。

  而所谓“缩时”效应,在现实生活中,如果我们在不借助任何外来实验装置的情况下研究污染物的迁移问题,那么起码需要花费几千年的时间,等研究完成,恐怕已是沧海桑田……而在超重力离心机上搭载土体污染物迁移实验装置,在超重力场中模拟实验,可能只需一天就能完成。所谓“一眼万年”或许便是如此。

  陈云敏介绍,建成后的超重力离心机,将构建瞬态到万年时间尺度、从原子级到千米级空间尺度、从常温常压到高温高压等多相介质物质运动的实验环境,具备单次实验再现岩土体千米尺度演变与灾变、污染物万年历时迁移、获取千种材料成分的实验能力。

  有了超重力效应赋予的一眼“千里”、一眼“万年”的实验能力,许多高难度课题研究成为可能。

  项目背后,是以陈云敏院士为首的科学团队经历13年的科学研究和技术积累。目前,陈云敏团队已初步解决了48项关键技术,并利用小试和中试装置取得了部分阶段性科学成果。

  落地国之重器 引人才做科研

  “相比国内已建成的一批大科学装置,‘超重力项目’除了为基础研究提供支撑,还将用于解决工程中的关键技术问题。”陈云敏院士说。

  国家重大科技基础设施,是指为提升探索未知世界、发现自然规律、实现科技变革的能力,长期为高水平研究提供服务,具有较大的国际影响力的国家公共设施。其面向国际科技发展前沿,聚焦我国经济社会发展和国家安全战略性、瓶颈性科技难题。它不仅催生一批世界一流研究成果,其建设过程还能锻炼科研队伍、研发关键设备,培育起能够生产这些设备的高技术企业。

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启动仪式现场

  超重力离心模拟与实验装置是《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》确定的十个优先建设项目之一,是将超重力场与极端环境叠加于一体的大型复杂科学实验设施。

  有了金刚钻,才能揽瓷器活。待这样重量级的装置在浙江落地,才能开展更多曾经无法在本省进行的科学研究,吸引更多愿意做大事的人。

  谈起未来展望,陈云敏院士说,目前,团队已成功申请了浙江省的首个国家自然科学基金基础科学项目,研究经费达1亿元。“浙江正在打造人才强省、科技强省。浙江首个大科学装置的建设,将吸引更多国内外学者前来开展试验和合作研究,培养起一大批科学家、技术人员和工程师,从而在浙凝聚起一支更具国际竞争力的科学研究团队。”陈云敏院士说,当前,随着项目的深入,人才集聚效应将更加凸显,从而提高浙江科学含金量,推动更多科创项目落地浙江。

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