地下700米，拼裝精度小於3毫米！江門中微子實驗探測器主結構安裝完成

6月24日，記者從中國科學院高能物理研究所獲悉，位於廣東江門的江門中微子實驗（JUNO）地下700米的實驗大廳內，中心探測器不鏽鋼主結構最後一個拼裝單元吊裝合攏，標誌着中心探測器不鏽鋼主結構安裝工作順利完成。

江門中微子實驗核心探測設備——中心探測器位於地下實驗大廳內44米深的水池中央，其不鏽鋼主結構設計採用直徑約41米的球形網殼結構形式，也稱作不鏽鋼網殼。作為探測器的主支撐結構，它將承載35.4米直徑的有機玻璃球、兩萬噸液體閃爍體、兩萬隻20英寸光電倍增管、兩萬五千隻3英寸光電倍增管、前端電子學、電纜、防磁線圈、隔光板等諸多關鍵部件。

不鏽鋼主結構由預製的焊接H型鋼通過12萬套高強螺栓拼接而成，結構製造精度要求非常高，連接孔與環槽鉚釘的安裝間隙不超過1毫米，球形網殼網格拼裝精度小於3毫米，是目前國內最大的單體不鏽鋼主結構。

自2013年立項以來，高能所與設計、生產企業協同攻關，攻克諸多工藝技術難題，解決了大型不鏽鋼複雜結構焊接變形問題，通過特殊工裝和工法完成了所有構件在工廠的高精度預拼裝；研發了不鏽鋼表面粗化技術，該技術將不鏽鋼表面抗滑移係數從普通的0.2提高到0.5以上；同時針對JUNO項目的特殊需求研製了高強不鏽鋼短尾環槽鉚釘。

不鏽鋼主結構項目負責人、現場安裝經理何偉表示，不鏽鋼主結構設計與預研過程中獲得了多項技術發明專利授權，同時帶動提升了相關製造企業的創新發展和綜合實力；其中不鏽鋼短尾環槽鉚釘技術經中國機械通用零部件工業協會鑒定，首次用於不鏽鋼鋼結構領域，相關標準據此發佈，填補了國內空白。

在不鏽鋼網殼現場安裝過程中，為了保證安裝質量、提高安裝速度，同時滿足實驗高潔凈度的要求，工程技術人員不斷摸索優化拼裝單元和安裝工法，並且改進了鉚釘槍的使用，有效減少了鉚接不良率和返修數量，保證了質量和工期。

江門中微子實驗項目採用單主線多副線並行的高效建設方案。在中心探測器不鏽鋼網殼安裝過程中，同步進行了反符合探測器主支撐結構和有機玻璃升降平台的現場安裝。

不鏽鋼主結構的合攏也意味着有機玻璃球現場安裝的開始，中心探測器結構中的有機玻璃球直徑35.4米，壁厚120毫米，重600多噸，是世界上最大的單體有機玻璃結構，生產和建造在國內外都無先例，如何突破傳統工藝，在短期內順利完成這一球體建造是項目組面臨的又一巨大挑戰。

江門中微子實驗位於廣東省江門市開平市，是由中科院和廣東省共同建設的大科學裝置，同時也是一個大型的國際合作項目。2015年開始建設，計劃2023年建成運行，以測定中微子質量順序、精確測量中微子混合參數為主要科學目標，並進行其他多項科學前沿研究。江門中微子實驗的實施將使我國在中微子研究領域的領先地位得到進一步鞏固，並成為國際中微子研究的中心之一。

作者：許琦敏

圖片：高能所提供