Цзиньпин (лаборатория): различия между версиями

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Следующая правка →
Содержимое удалено Содержимое добавлено
ВизуальныйВики-текст
Создано переводом страницы «China Jinping Underground Laboratory»
(нет различий)

Версия от 05:20, 1 октября 2020

Цзиньпин
Официальный сайт cjpl.tsinghua.edu.cn/pub…
cjpl.tsinghua.edu.cn
jinping.hep.tsinghua.edu.cn/…

Лаборатория Цзиньпин (中国锦屏地下实验室 Zhōngguó jǐn píng dìxià shíyàn shì) — глубокая подземная лаборатория в горах Цзиньпин провинции Сычуань, Китай. Уровень космических лучей в лаборатории не превышает 0,2 мюонов/(м²·сутки). Лаборатория находится на глубине, соответствующей эквивалентному слою воды 6720 м и таким образом является самой защищенной подземной лабораторией в мире. Фактическая глубина лаборатории составляет 2400 м, однако к ней имеется горизонтальный доступ через туннель, поэтому оборудование может быть доставлено автотранспортом.

Хотя мрамор, в котором вырыты туннели, считается «твердой породой», на большой глубине он представляет более серьезные инженерно-геологические проблемы :16–27 :16–19 чем даже более твердые магматические породы в какие обычно строят глубокие лаборатории. [1] :13–14 Неудобство доставляет также давление воды в породе, достигающее 10 МПа (100 атм). Однако обладает преимуществом радиационной защиты, заключающимся в низком содержании радионуклидов, таких как 40K, 226Ra, 232Th, :17 и 238U. [2] :16 Это, в свою очередь, приводит к низкому уровню радона (222Rn ) в атмосфере. :5

Лаборатория находится в Ляншане на юге Сычуани, около 500 км к юго-западу от Чэнду. ☃☃ Ближайший крупный аэропорт - Xichang Qingshan Airpot на расстоянии , 120 км. :5

История

Проект гидроэлектростанции Цзиньпин-II включал прокладку ряда туннелей под горами Цзиньпин : четырёх водоводов длиной 16,7 км для подачи воды из водохранилища к генераторам, а также двух транспортных туннелей длиной 17,5 км [3] и одного дренажного туннеля. Узнав о работах в горном массива Цзиньпин в августе 2008 года[4][5], физики из Университета Цинхуа решили, что это будет отличное место для глубокой подземной лаборатории[6] и договорились с гидроэнергетической компанией о выработке лабораторного пространства в середине туннеля.

Официальное соглашение было подписано 8 мая 2009 г.[4] и горные работы были немедленно начаты. [7] Первая фаза CJPL-I, состоящая из главного зала размером 6,5 × 6,5 × 42 м и подъездного туннеля длиной 55 м (всего 4000 м³ выемки) [7] была завершена к маю 2010 г., [8] полностью строительство завершено 12 июня 2010 г.[8] Официальное открытие лаборатории состоялось 12 декабря 2010 г.[7]

Лаборатория находится к югу от самого южного из семи параллельных туннелей ГЭС Цзиньпин-II, транспортного туннеля A.

Воздушная вентиляция в CJPL-I изначально была недостаточной, что приводило к накоплению пыли на оборудовании и газообразного радона в воздухе, однако в дальнейшем была обеспечена дополнительная вентиляция. [9]

Более сложная проблема заключается в том, что стены CJPL-I были облицованы обычным бетоном, взятым из поставки гидроэлектростанции. Бетон имеет более высокую естественную радиоактивность, чем желательно для лаборатории с низким уровнем радиоактивного фона. [9] На втором этапе строительства использовались материалы, отобранные с учетом низкой радиоактивности. [10]

Расширение CJPL-II

В дальнейшем лаборатория значительно расширилась (в 50 раз). Планы расширения были утверждены прежде, чем рабочие и оборудование покинули туннели после завершения строительства гидроэлектростанции в 2014 году. [11] :20

К западу от CJPL-I, находились два объездных туннеля длиной около 1 км, построенные при прокладке семи главных тоннелей гидроэнергетического проекта. Это наклонные перекрещивающиеся туннели, которые соединяют средние точки пяти водоводов (четыре главных и один дренажный) с транспортными туннелями, проходящими параллельно и немного выше их. Эти тоннели общим объёмом 210 000 м³, которые планировалось заблокировать после окончания строительства, были переданы в дар лаборатории для использования в качестве вспомогательных помещений. [12]

При расширении лаборатории дополнительно проведено выемка 151 000  м³ грунта: несколько соединительных туннелей, четыре больших экспериментальных зала, каждый размером 14×14×130 м[13][14][15][11][9] и две ямы для защитных резервуаров под полом залов.[16][11] В китайском эксперименте по обнаружению тёмной материи использовалась цилиндрическая яма диаметром и глубиной 18 м, [a] в которой находился резервуар с жидким азотом, а в эксперимента PandaX — эллиптическая яма [b] для резервуара с водой размером 27×16 м и 14 м глубиной. [9] Залы были завершены к концу 2015 г.,[16] ямы — к маю 2016 г., [11] и по состоянию на май 2017 года оснащлисья системами вентиляции [11] и другим необходимым оборудованием. Плановый срок ввода в эксплуатацию определялся как январь 2017 года. [15]

В настоящее время это самая большая подземная лаборатория в мире, которая превзошла предыдущего рекордсмена — Национальную лаборатория Гран-Сассо (LNGS), принадлежащую Италии. Хотя большая глубина и более слабая порода делают залы уже, чем 20-метровые основные залы LNGS, их общая длина составляет 520 м, что обеспечивает большую площадь пола (7280 против 6000 м2), чем три зала LNGS общей длмной 300 м.

Залы CJPL также имеют больший объем, чем залы LNGS. CJPL располагает 93 300 м3[17] [c] в самих залах, и еще 9300 м3 в защитных котлованах, всего 102 600 м3, что чуть больше, чем 95 100 м3 у LNGS. [d]

С учетом служебных помещений за пределами основных залов CJPL имеет 200–300 тыс. м3 полезного объёма,[16][11][9] против 180 000 м3 у ЛНГС. Общий объем 361 000 m3 предполагает, что размер CJPL вдвое больше, но это вводит в заблуждение; все выемки LNGS были спроектированы как лаборатория, и поэтому их можно использовать более эффективно, чем туннели перепрофилирования CJPL.

Ресурсы CJPL [18][12][13][16]
CJPL-I CJPL-II
Общий объем [16] 4,000 м


210,000 + 151,000 м


Площадь лаборатории 273 м


7,280 м


Объем лаборатории 1,800 м


102,600 м


Электроэнергия 70 кВА [13] 1250 (10000) кВА [13]
Свежий воздух 2,400 м


24,000 м


Благодаря расположению лаборатории на территории крупного гидроэлектростанции, легко доступна дополнительная электроэнергия. CJPL-II снабжен двумя резервными силовыми кабелями с напряжением 10 кВ и мощностью 10 МВА;[13][16] доступная мощность временно ограничена мощностью 5 × 250 кВА понижающих трансформаторов (по одному на каждый экспериментальный зал и пятый на вспомогательные помещения).[13] Также нет недостатка в воде [13] для охлаждения мощного оборудования.

Поток мюонов (и, следовательно, водный эквивалент глубины) CJPL-II в настоящее время измеряется, [11] и может незначительно отличаться от CJPL-I, но он, безусловно, останется ниже, чем SNOLAB в Канаде и, таким образом, CJPL сохранит рекорд как самая глубокая лаборатория в мире.

Эксперименты

В настоящее время в CJPL проводятся следующие эксперименты:

В лаборатории также работает установка с низким уровнем фона, в которой используется детектор из высокочистого германия для измерения очень низких уровней радиоактивности. [19][18] Это не физический эксперимент, а проверка материалов, предназначенных для использования в экспериментах. Он также тестирует материалы, используемые для создания CJPL-II. [13]

В настоящее время для CJPL-II запланированы следующие эксперименты: [15][16]

Также есть предложения по:

  • Jinping Neutrino Experiment[21][16] — эксперимент, использующий преимущество расположения CJPL вдали от ядерных реакторов и, таким образом, имеющий самый низкий поток реакторных нейтрино среди всех подземных лабораторий, [22] для проведения точных измерений солнечных и геонейтрино, [23][15] ,
  • CUPID (CUORE Upgrade with Particle Identification), эксперимент по безнейтринному двойному бета-распаду, [11] и
  • направленный детектор темной материи, созданный коллаборацией MIMAC (MIcro-tpc MAtrix of Chambers) [16] в качестве дополнения к их детектору, который в настоящее время работает в подземной лаборатории Modane . [24]

Примечания

  1. ↑ Earlier plans were for 16 m wide and deep, but this was enlarged to 18 m.
  2. ↑ It's not totally clear if the pit is elliptical (with an area of 27×16×π/4 = 339,3 m2) or a stadium-shaped oval (with an area of 11×16 + 162×π/4 = 377,1 m2). The difference is a volume of 4750 m3 vs. 5279 m3.
  3. ↑ The cross-section drawings of CJPL's halls are inconsistent.[18]:13 A vaulted roof 14 m wide with 4.08 m sagitta spans an angle of 121°; the smaller 114° angle shown would imply a larger radius and smaller sagitta of 3.8 m. These lead to cross-sectional areas of 179.434 and 180.275 m2, respectively, and lab volumes of 93 306 and 93 743 m2, respectively.
  4. ↑ LNGS's main halls are assumed to be 20 m wide, with a hemispherical roof peaking at 18 m. Thus, the cross-sectional area is 20×(8+10×π/4) = 317.08 m2.

Ссылки

  1. ↑ Zhao, Zhihong (2015-06-05). Geological conditions and geotechnical feasibility. 2015 Workshop of Jinping Neutrino Program. Tsinghua University. Дата обращения: 15 августа 2015.
  2. ↑ Pocar, Andrea (8 September 2014). Searching for neutrino-less double beta decay with EXO-200 and nEXO (PDF). Neutrino Oscillation Workshop. Otranto. Дата обращения: 10 января 2015.
  3. ↑ Zhang, Chunsheng; Chu, Weijiang; Liu, Ning; Zhu, Yongsheng; Hou, Jing (2011), "Laboratory tests and numerical simulations of brittle marble and squeezing schist at Jinping II hydropower station, China" (PDF), Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 3 (1): 30—38, doi:10.3724/SP.J.1235.2011.00030
  4. ↑ 1 2 Normile, Dennis (5 June 2009), "Chinese Scientists Hope to Make Deepest, Darkest Dreams Come True", Science, 324 (5932): 1246—1247, doi:10.1126/science.324_1246, PMID 19498133
  5. ↑ Feder, Toni (September 2010), "China, others dig more and deeper underground labs", Physics Today, 63 (9): 25—27, Bibcode:2010PhT....63i..25F, doi:10.1063/1.3490493
  6. ↑ Kang, K.J.; Cheng, J.P.; Chen, Y. H.; Li, Y.J.; Shen, M. B.; Wu, S. Y.; Yue, Q. (1 July 2009). Status and Prospects of a Deep Underground Laboratory in China. Topics in Astroparticle and Underground Physics (TAUP 2009). Journal of Physics: Conference Series. Vol. 203, no. 12028. Rome. doi:10.1088/1742-6596/203/1/012028.
  7. ↑ 1 2 3 Li, Jianmin (6 September 2013). The Status and Plan of China JinPing underground Laboratory (CJPL) (PDF). 13th International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics: A Town Meeting for the 2nd-phase Development of the China Jinping Underground Laboratory. Asilomar, California. Дата обращения: 19 ноября 2014.
  8. ↑ 1 2 Wong, Henry (2011-09-06). Construction and commissioning of the China Jinping underground laboratory and the CDEX-TEXONO experiment. 12th International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics. Munich. Дата обращения: 19 ноября 2014.
  9. ↑ 1 2 3 4 5 Cheng, Jian-Ping; Kang, Ke-Jun; Li, Jian-Min; et al. (October 2017). "The China Jinping Underground Laboratory and Its Early Science". Annual Review of Nuclear and Particle Science. 67: 231—251. arXiv:1801.00587. Bibcode:2017ARNPS..67..231C. doi:10.1146/annurev-nucl-102115-044842.
  10. ↑ Zeng, Zhi (23 October 2015). Status of CJPL-II (PDF). Final Symposium of the Sino-German GDT Cooperation. Schloss Ringberg, Germany. Дата обращения: 1 марта 2018.
  11. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ma, Hao (24 May 2017). China Jinping Underground Laboratory (CJPL): Status and prospects (PDF). Low Radioactivity Techniques 2017. Seoul.
  12. ↑ 1 2 Li, Jainmin; Ji, Xiangdong; Haxton, Wick; Wang, Joseph S.Y. (12 September 2013). The Second-Phase Development of the China JinPing Underground Laboratory for Physics Rare Event Detectors and Multi-Disciplinary Sensors. 13th International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics. Asilomar, California. Дата обращения: 21 ноября 2014.
  13. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Li, Jianmin (2015-06-05). Introduction of Jinping underground laboratory II. 2015 Workshop of Jinping Neutrino Program. Tsinghua University. Дата обращения: 15 августа 2015. A description of CJPL-II construction progress through the beginning of May 2015. Note that some pages in this presentation say the halls are 12×12 m; those appear to be figures copied from older presentations, and 14×14 is the new decision.
  14. ↑ 1 2 3 Li, Jianmin (9 September 2015). The recent status and prospect of CJPL (PDF). XIV International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics (TAUP2015). Дата обращения: 28 ноября 2015.
  15. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Yang, Li-Tao (21 July 2016). Recent status of the China Jinping Underground Laboratory (CJPL). Identification of Dark Matter 2016. Sheffield. Архивировано из оригинала 19 августа 2016.
  16. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Lin, Shin-Ted (29 December 2016). Status and Results from CDEX Collaboration at the Jinping Underground Laboratory (PDF). 4th International Workshop on Dark Matter, Dark Energy and Matter-Antimatter Asymmetry. Hsinchu, Taiwan.
  17. ↑ Li, Jainmin; Ji, Xiangdong; Haxton, Wick; Wang, Joseph S.Y. (9 April 2014). "The second-phase development of the China JinPing underground Laboratory". Physics Procedia. 61: 576—585. arXiv:1404.2651. Bibcode:2015PhPro..61..576L. doi:10.1016/j.phpro.2014.12.055.
  18. ↑ 1 2 3 Yue, Qian (Feb 28, 2014). The status and prospect of CJPL (PDF). Dark Matter 2014. Westwood, California. Архивировано из оригинала (PDF) 29 ноября 2014. Дата обращения: 19 ноября 2014. {{cite conference}}: Внешняя ссылка в |conferenceurl= (справка); Неизвестный параметр |conferenceurl= игнорируется (|conference-url= предлагается) (справка) The figure on p. 13 shows the shape of the halls, although the dimensions have evolved.
  19. ↑ Zeng, Zhi (2011-03-26). Low Background Facility Setup in CJPL: A Brief Introduction (PDF). Symposium on Future Applications of Germanium Detectors in Fundamental Research. Beijing. Дата обращения: 19 ноября 2014.
  20. ↑ Liu, WeiPing; et al. (12 February 2016). Progress of Jinping Underground laboratory for Nuclear Astrophysics (JUNA). EPJ Web of Conferences. Vol. 109, no. 9001. doi:10.1051/epjconf/201610909001.
  21. ↑ Beacom, John F. (21 June 2015). "Letter of Intent: Jinping Neutrino Experiment". Chinese Physics C. 41 (2). arXiv:1602.01733. Bibcode:2017ChPhC..41b3002B. doi:10.1088/1674-1137/41/2/023002.
  22. ↑ Wang, Zhe (5 November 2016). China Jinping Underground Laboratory and Jinping neutrino experiment (PDF). International Workshop on Next Generation Nucleon Decay and Neutrino Detectors (NNN16). Shanghai.
  23. ↑ Šrámek, Ondřej; Roskovec, Bedřich; Wipperfurth, Scott A.; Xi, Yufei; McDonough, William F. (9 September 2016). "Revealing the Earth's mantle from the tallest mountains using the Jinping Neutrino Experiment" (PDF). Scientific Reports. 6: 33034. Bibcode:2016NatSR...633034S. doi:10.1038/srep33034. PMC 5017162. PMID 27611737.
  24. ↑ Santos, D. (8 April 2013). "MIMAC: A micro-tpc matrix for dark matter directional detection". Journal of Physics: Conference Series. 460. arXiv:1304.2255. doi:10.1088/1742-6596/460/1/012007.

Ошибка в сносках?: Тег <ref> с именем «README», определённый в <references>, не используется в предшествующем тексте.
Ошибка в сносках?: Тег <ref> с именем «Flux», определённый в <references>, не используется в предшествующем тексте.
Ошибка в сносках?: Тег <ref> с именем «PandaX», определённый в <references>, не используется в предшествующем тексте.
Ошибка в сносках?: Тег <ref> с именем «Strickland», определённый в <references>, не используется в предшествующем тексте.
Ошибка в сносках?: Тег <ref> с именем «Chui10», определённый в <references>, не используется в предшествующем тексте.
Ошибка в сносках?: Тег <ref> с именем «CDEX», определённый в <references>, не используется в предшествующем тексте.

Ошибка в сносках?: Тег <ref> с именем «taup2013», определённый в <references>, не используется в предшествующем тексте.

Внешние ссылки

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Цзиньпин_(лаборатория)&oldid=109585210