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【科技日报】曹俊:为做闪烁体容器, 我们翻遍了全国玻璃罐厂家
2021-05-31|文章来源:陆成宽 |【
 
 

受访者供图

  亲历者说

  当提出要建设某个实验设施的时候,一位优秀的实验物理学家必须要问自己几个问题:哪些技术已经满足了实验技术?哪些需要自己研发?

  “一个好的实验设施不能全部使用已有的技术,必须要发展自己的关键技术。基础研究只有第一,没有第二。只有拥有了过硬的实验技术,才可能做出比别人更好的实验成果。做大亚湾中微子实验方案的时候,我们就提出一定要发展有机玻璃罐、液体闪烁体以及光电倍增管等关键技术。”中国科学院高能物理研究所副所长曹俊说。

  在中微子探测器中,液体闪烁体主要用来捕获中微子并发光,光电倍增管用来探测光,而有机玻璃罐是液体闪烁体的容器,用它把液体闪烁体和外部的天然放射性物质隔开。

  为了提高测量精度,大亚湾中微子实验团队创造性地提出使用8个完全相同的中微子探测器,采用远近比较测量的方法,降低实验误差,提高实验灵敏度。“为了设计出几乎一模一样的探测器,我们对有机玻璃罐提出了近乎苛刻的精度要求,要求误差要控制在5毫米以内。”曹俊说。

  用有机玻璃做成的容器,我们在海洋馆里随处可见,透过它们可以看到游来游去的海洋生物,但这种有机玻璃容器对精度的要求不高。不过,若把制作精度提到如此之高,将会大大增加有机玻璃罐的制作难度,热弯成形、本体聚合等加工过程都会造成罐体的变形。

  “2007年,我们把全国做有机玻璃产品的厂家都翻了一遍,找到了七八家产品做得比较好、研发能力比较强的厂家,但是它们都不敢为我们生产精度要求这么高的有机玻璃罐。”曹俊说,它们平时为海洋馆生产的类似产品,精度要求没这么高。

  那时候,国内厂家几乎都没有数控加工能力,因此他们都无法生产如此高精度的产品。大亚湾中微子实验最终并没有使用国内厂家生产的有机玻璃罐,而是由国外的合作者加工再运到大亚湾。

  等到建设江门中微子实验装置时候,为了尽可能多地捕获从核电站飞来的中微子,科学家计划制造直径为35.4米的空心有机玻璃球。造体积如此大球,且要使其扛住内外液体巨大的压力差,这样的制造难度可谓史无前例。

  “大亚湾时的经历,让我心里都有阴影了,我觉得这么大的有机玻璃球我们肯定做不出来。”曹俊坦言,直径为35.4米的有机玻璃球,全球都没人做过,当时世界上最大的用于粒子物理的有机玻璃球直径才12米,而且生产过程中多次出问题,前后花了两年时间,差点失败。

  “抱着试试看的想法,2013年我们又对国内的有机玻璃生产厂家做了一番调研。令人震惊的是,6年间,国内有机玻璃产业上了一个档次,我们发现竟然好几个厂家都具备了数控加工能力,有可能做出这么大的有机玻璃球。”曹俊笑着说,我们从中选择了3个厂商进行了为期3年的合作研发。

  最终,通过招标,中国科学院高能物理研究所与江苏汤臣新材料科技有限公司达成了合作协议。

  未来,在地下洞室里现场组装的国产有机玻璃球将被放置在一个直径40多米、容积5万立方米的水池里,帮助科研人员捕捉从核电站飞来的中微子。

(源自科技日报5月25日第5版 原地址:http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2021-05/25/content_468212.htm?div=-1


 
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