近日,江门中微子实验中心探测器内部有机玻璃球最后一个拼装单元合拢就位,标志着直径35.4米的世界最大的单体有机玻璃球已经全部建成,实验进入最后的收官阶段。
中心探测器是JUNO的核心探测设备,位于地下700米的实验大厅内44米深的水池中央,它由41米直径的不锈钢网壳、35.4米直径的有机玻璃球,以及2万吨液体闪烁体、45000只光电倍增管、前端电子学、防磁线圈等关键部件组成。
有机玻璃球由263块12厘米厚的烘弯球面板和上下烟囱粘接而成,净重约600吨,是世界最大的单体有机玻璃球。有机玻璃板材生产采用独特配方和工艺,具有高透光率和低本底的特点,其天然放射性本底铀和钍的质量占比小于一万亿分之一。有机玻璃球粘接采用大体量注料、聚合、退火的本体聚合技术,粘接缝总长度约2公里,并采用特殊方法对粘接缝进行保护。
有机玻璃球作为探测中微子的靶物质液闪的容器,将承载2万吨液体闪烁体(简称液闪),同时整个球体置于纯水中运行,由于液闪的密度比水要小,运行中有机玻璃球需要长期承受约3千吨的浮力,该受力通过有机玻璃节点、连接杆和不锈钢节点传递到外侧的不锈钢网壳主结构上,在连接杆上装有受力监测的传感器。特殊设计的不锈钢结构预埋入有机玻璃中作为有机玻璃节点,项目组人员和厂家经过反复设计优化和上百次试验最终获得超高承载能力,并且部分不锈钢节点采用碟簧设计方案、有效改善有机玻璃节点的受力分布。
在中心探测器最内层的有机玻璃球合拢后,预计11月底完成探测器安装任务,并于12月初开始超纯水、液体闪烁体的灌装,2025年运行取数,计划运行约30年。江门中微子实验建成后将成为国际中微子研究的中心之一,与日本的顶级神冈中微子实验和美国的深部地下中微子实验形成中微子研究的鼎足之势,进一步巩固我国在中微子研究领域的国际领先地位。