大科學裝置建起來難，拆起來似乎也不容易。日前，記者從中國科學院高能物理研究所獲悉，從去年12月12日大亞灣反應堆中微子實驗站（以下簡稱大亞灣中微子實驗站）正式退役之后，直到最近這個“大家伙”才剛剛被拆完。
大亞灣中微子實驗站是怎么被拆掉的？拆個裝置能有多難？拆下來的材料又被怎么處理了？帶著疑問，《中國科學報》記者采訪了大亞灣中微子實驗站撤場負責人之一、中科院高能物理研究所高級工程師馬驍妍。
“光方案就寫了十幾個版本”
大亞灣中微子實驗站位于深圳大亞灣核電站基地，藏在百米深的花崗巖山體腹中。實驗站包括3公里長的隧道，3個地下實驗大廳，8個110噸重的中微子探測器，以及配套的兩個功能廳和通用設(shè)施等。
撤場前的大亞灣中微子實驗站（高能所供圖）
作為大科學裝置，大亞灣中微子實驗站的一個特點就是“大”。從外觀上看，8個探測器就是8個兩層樓高的大鋼罐，每個鋼罐的外徑5.1米，高5.3米。鋼罐里有兩個透明的有機玻璃罐，大的直徑4米，小的直徑3米。兩個玻璃罐像俄羅斯套娃一樣嵌套在鋼罐里，最里面的玻璃罐中裝著摻釓液體閃爍體，兩個玻璃罐之間裝著普通液體閃爍體，玻璃罐和鋼罐之間裝著白油，鋼罐的內(nèi)壁上裝著用來放大中微子信號的光電倍增管陣列。
大亞灣實驗探測器內(nèi)部結(jié)構(gòu)（高能所供圖）
鋼罐被泡在盛著碧藍色超純凈水的大水池中，罐頂處于水下2.5米深。大水池內(nèi)壁上也裝著光電倍增管，上千只光電倍增管像大燈泡一樣被裝在緊貼著水池內(nèi)壁的不銹鋼支架上。此外，還有成千上萬根電纜，血管般密密麻麻地連接在探測器各部位之間。
當初，大亞灣反應堆中微子實驗經(jīng)過4年時間才建成。馬驍妍告訴記者，拆解設(shè)備的復雜程度不亞于建設(shè)過程?！爸贫ǔ穲鲇媱澋亩荚菍嶒炚靖飨到y(tǒng)建設(shè)的負責人。光撤場方案和計劃我們就寫了十幾個版本?！瘪R驍妍說。
設(shè)備和材料里哪些是可以再利用的，哪些是要處理掉的，怎么處理，罐里的液體在看不見的情況下怎么抽才能保證有機玻璃罐內(nèi)外壓力平衡、確保罐子不破裂，抽出來的液體要怎么處理，大鋼罐要怎么從地底下運出來，如何保證操作過程中的人員安全……他們反反復復地討論著各種細節(jié)。
“砸鍋賣鐵拆遷隊”
在撤場方案大致確定后，撤場工作很快開工。
工作人員先把水池里的水抽空，在每個探測器上安裝好管道和設(shè)備，把重達80噸的三種液體通過管道同步抽出。接著，他們打開探測器的鋼蓋，把在油里泡了近十年的光電倍增管陣列撤出來，又把嵌套在鋼罐里的兩個有機玻璃罐整體吊出。然后，他們穿上防油防滑服，爬進鋼罐里，拆除底部的其他零件并清理內(nèi)部殘留的白油，最后，再吊出鋼罐。與此同時，他們還需要把水池內(nèi)壁鋼架上的光電倍增管一個個摘下來，并對所有光電倍增管逐一檢查、清理、裝箱。
給探測器抽液（高能所供圖）
有機玻璃罐從鋼罐里吊出（高能所供圖）
工作人員從梯架上拆下光電倍增管（高能所供圖）
工作人員在清潔光電倍增管和電纜（高能所供圖）
馬驍妍表示，撤下來的設(shè)備和材料，一部分被運往江門中微子實驗現(xiàn)場，用于實驗建設(shè)；一部分捐贈給國內(nèi)、外的其他實驗項目繼續(xù)用于科學研究；一部分捐贈給國家博物館、中廣核集團、國內(nèi)其它單位，或者運往江門實驗現(xiàn)場，用于科普展示和收藏。只有在設(shè)備和材料實在無法再利用的情況下，工作人員才按照資產(chǎn)處置的規(guī)定將設(shè)備和材料變賣掉，而探測器中的液體等可能危害環(huán)境的材料則委托給企業(yè)進行無害化處理。
撤場任務團隊成員笑稱自己是“砸鍋賣鐵拆遷隊”，但戲謔中卻帶著對實驗站的不舍。馬驍妍告訴記者，在撤場過程中，他們盡可能地讓實驗站里的設(shè)備和材料得到再利用。
在他們的努力下，不少設(shè)備材料派上了新用場。比方說，電子學機柜和服務器，自動刻度系統(tǒng)，氣體系統(tǒng)，水池內(nèi)用于支撐光電倍增管的不銹鋼型材，水處理系統(tǒng)里的通用腳手架等工裝設(shè)備，以及機械加工設(shè)備等被運到江門中微子實驗站繼續(xù)使用；所有性能完好的光電倍增管都被打包運回中科院高能物理研究所，等待被用于其他實驗，性能損壞的管子則被留作科普展示；探測器中的液體一部分繼續(xù)被用于高校和科研院所的教學和研究工作。
按照核電站科普展廳要求進行拆除和布置后的的實驗站一號廳（高能所供圖）
值得一提的是，在大亞灣中微子實驗站退役后，科研人員還利用這里的設(shè)備完成了兩項研究工作。撤場前，科研人員利用其中的一個探測器對江門中微子實驗中的液體閃爍體進行了多項性能研究，確定了江門液體閃爍體的最終配比，并確定了液體閃爍體純化的關(guān)鍵技術(shù)。在撤場過程中，科研人員又利用兩個探測器對江門中微子實驗的刻度系統(tǒng)進行了多項關(guān)鍵測試。
“挺好的，一點都不浪費。”馬驍妍說。
“感覺要崩潰了”
整個撤場過程中，令馬驍妍最難忘的是最后一個階段的工作——拆運大罐子以及資產(chǎn)處置收尾工作。
八個大鋼罐中，有兩個要被運出實驗站并送至位于河北的國家博物館館藏地和位于江門的江門中微子實驗站?？蒲腥藛T必須盡可能保證這兩個鋼罐的完整性。
這項工作可把馬驍妍等人愁壞了。實驗站的隧道寬度和高度，是按照鋼罐的尺寸配合建站時美方提供的的自動無人搬運車尺寸設(shè)計的，但撤場的時候，搬運車設(shè)備早已被美國收回。工作人員四處調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)類似設(shè)備功能性不足以完成這項任務，罐子出不了隧道。
無奈之下，馬驍妍只好決定對鋼罐“動刀”。他們在調(diào)研后決定，只對鋼罐切一刀。為了讓切割口盡可能不影響鋼罐外觀，他們還費勁周折尋找合適的切割方案和高水平的技師。最終，捐贈給國家博物館的鋼罐被橫著攔腰切開，捐贈給江門中微子實驗站的鋼罐被斜著45度角切開。
破解后的鋼罐（贈送給國家博物館）（高能所供圖）
此外，撤場過程中還時常遇到各種意想不到的狀況，比方說，面對要運走的“嬌貴又值錢”的有機玻璃罐，司機擔心路上發(fā)生破損，遲遲不肯發(fā)車；疫情期間，撤場人員以及運輸車輛進出大亞灣核電站基地的手續(xù)受到影響，拆解和運輸計劃也被打亂。
“到最后，所有人都感覺要崩潰了。負責拆解的、清點資產(chǎn)的、設(shè)備處置的、運輸?shù)摹⒑蠓截撠焻f(xié)調(diào)的同事們一邊像打了雞血一樣干勁十足，一邊又十分焦慮。有人開玩笑說‘拆得好煩，干脆直接拿水泥把隧道口一堵，多少年之后還能玩?zhèn)€尋寶’?！瘪R驍妍笑著說。
崩潰歸崩潰，玩笑歸玩笑，撤場團隊還是認認真真地完成了撤場工作中的每一個細節(jié)。8月31日，他們將大亞灣中微子實驗站的鑰匙正式交還中廣核研究院有限公司，所有人都松了一大口氣。大亞灣中微子實驗站的撤場工作歷時8個半月后，終于完成。
記者手記：
當大科學裝置走到生命盡頭
大亞灣中微子實驗站開啟過我國高能物理研究的“高光”時刻。
從2003年開始，它歷經(jīng)了4年醞釀、4年建設(shè)和9年運行。2011年底，大亞灣實驗正式運行取數(shù)，科研人員僅用55天的數(shù)據(jù)就發(fā)現(xiàn)了一種新的中微子振蕩，并取得前所未有的精度。這一發(fā)現(xiàn)被《科學》雜志評選為2012年度十大科學突破之一，獲得2016年度國家自然科學一等獎，2016年度基礎(chǔ)物理學突破獎以及2019年度未來科學大獎等多個獎項。
去年12月12日，正式退役的那一天，大亞灣中微子實驗站完成科學使命。今年8月31日，撤場完成的這一天，實驗站發(fā)揮出最后一分余熱，走到生命盡頭。
熱火朝天的建設(shè)運行，總會被很多人關(guān)注。沉默無言的臨終退場，其實也值得被記錄、總結(jié)和追思。
有研究指出，很多先進裝置的“黃金年齡”在誕生后前5年，10年以后儀器就進入了淘汰階段。當下，我國正處在大科學裝置建設(shè)高峰期，很快我們也將迎來淘汰高峰。大亞灣中微子實驗站的撤場，給我國大科學裝置的臨終處置作出了示范。
很幸運，由于工程技術(shù)人員和科研科普機構(gòu)的努力，未來，我們還有機會在大亞灣核電站基地、江門中微子實驗站或國家博物館里再次見到大亞灣中微子實驗中的關(guān)鍵設(shè)備。到那時，我們將能夠直觀地看到我國中微子實驗裝置的歷史變遷，看到中微子探測裝置國產(chǎn)化的真實歷程，看到人類在探索微觀粒子世界時留下的印跡。到那時，我們可以再對它說一聲：“你好，大亞灣中微子實驗站。”
源自《中國科學報》 (2021-09-07 第4版 綜合) 原地址：http://paper.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2021/9/365130.shtm?id=365130
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