Jinping (laboratórium)

Jinping
bálna. trad. 中国锦屏地下实验室, pinyin Zhōngguó jǐnpíng dìxià shíyànshì )
A kutatás iránya részecskefizika
Alapított 2010.12.12
egyetemi Tsinghua
Elhelyezkedés Mianning megye , Sichuan Ave. , Kína [1]
Földrajzi koordináták 28°09′12″ s. SH. 101°42′41 hüvelyk e.
Felügyelő Cheng Jianping [2]
Hivatalos oldal jinping.hep.tsinghua.edu.cn

A Jinping Chinese Underground Laboratory ( Kínai trad. 中国锦屏地下实验室, pinyin Zhōngguó Jǐnpíng dìxià shíyànshì ) egy mélyen földalatti laboratórium a kínai Szecsuán tartomány Jinping-hegységében . A kozmikus sugárzás szintje a laboratóriumban nem haladja meg a 0,2 müont/(m² nap) [3] . A laboratórium a 6720 m -es ekvivalens vízrétegnek megfelelő mélységben található [4] :2 , így a világ legvédettebb földalatti laboratóriuma [5] :17 . A laboratórium tényleges mélysége 2400 m, de alagúton keresztül vízszintesen megközelíthető, így a berendezés közúton is szállítható.

Bár a márvány , amelyben az alagutak ástak, „ kemény kőzetnek ” számít, nagy mélységben komolyabb mérnöki és geológiai problémákat vet fel [6] [7] :16–27 [8] :16–19 , mint a még keményebb magmás kőzetek amelyek általában mélylaboratóriumokat építenek [9] :13–14 . A kőzetben lévő víznyomás, amely eléri a 10 MPa-t (100 atm), szintén kellemetlenséget okoz. Előnye azonban a sugárvédelem az alacsony radionuklidtartalomban [10] [11] , mint például a 40 K , 226 Ra , 232 Th [5] :17 és 238 U [12] :16 . Ez viszont alacsony radonszinthez ( 222 Rn ) vezet a légkörben [13] :5 .

A laboratórium Szecsuán déli részén, Liangshanban található, mintegy 500 km-re délnyugatra Csengtutól [5] :3 . A legközelebbi nagyobb repülőtér a Xichang Qingshan Repülőtér, amely 120 km-re található [7] :5 .

Történelem

A Jinping-II vízerőmű projekt egy sor alagutat épített a Jinping-hegység alatt : négy 16,7 km hosszú vízvezetéket, amelyek a tározóból a generátorokba szállítják a vizet [6] :30 , valamint két 17,5 km hosszú szállítóalagutat [7] ] :1 és egy vízelvezető alagút. Amikor 2008 augusztusában értesültek a Jinping-hegységben végzett munkáról [14] [15] , a Tsinghua Egyetem fizikusai úgy döntöttek, hogy ez kiváló hely lenne egy mélyen földalatti laboratórium számára [16] , és megállapodtak egy vízerőmű-vállalattal egy laboratórium fejlesztéséről. tér az alagút közepén.

A hivatalos megállapodást 2009. május 8-án írták alá [14] , és azonnal megkezdődött a bányászat [7] :29 . A CJPL-I első üteme , amely egy 6,5 x 6,5 x 42 m [17] :8 méretű főcsarnokból és egy 55 m hosszú bejárati alagútból (összesen 4000 m³ feltárás) [7] :15 , 2010 májusára készült el. teljesen elkészült 2010. június 12-én [18] :7 A laboratórium hivatalos megnyitójára 2010. december 12-én került sor [7] :37

A laboratórium a Jinping II vízerőmű hét párhuzamos alagútja közül a legdélibb, az A közlekedési alagúttól délre található.

A CJPL-I légszellőztetése kezdetben nem volt megfelelő, ami por gyűlt fel a berendezéseken és radongáz a levegőben, de ezt követően további szellőzést biztosítottak [19] :239 .

Nehezebb probléma az, hogy a CJPL-I falait hagyományos betonnal burkolták, amelyet egy vízi erőműből vettek. A beton természetes radioaktivitása magasabb, mint az alacsony háttérrel rendelkező laboratóriumban kívánatos [19] :238 . Az építés második szakaszában olyan anyagokat használtak, amelyeket az alacsony radioaktivitás figyelembevételével választottak ki [20] :30-37 .

CJPL-II kiterjesztés

Ezt követően a laboratórium jelentősen (50-szeresére) bővült. A bővítési terveket még azelőtt hagyták jóvá, hogy a vízierőmű 2014-es befejezését követően a munkások és berendezések elhagyták az alagutakat [21] :20 .

A CJPL-I-től nyugatra két, hozzávetőleg 1 km hosszú elkerülő alagút volt [21] :20 , amelyeket a vízenergia-projekt hét fő alagútjának építésének részeként építettek. Ezek ferde keresztező alagutak, amelyek öt vezeték (négy fő és egy vízelvezető) felezőpontját kötik össze a velük párhuzamosan és kissé felettük futó szállító alagutakkal. Ezeket a 210 000 m³ össztérfogatú alagutakat [22] :4 , amelyeket az építkezés befejezése után terveztek elzárni [21] :20 , a laboratóriumnak adományozták kiegészítő létesítményként [23] :5 .

A laboratórium bővítése során további 151 000 m³ talajfeltárást végeztek [24] :4 : több összekötő alagút, négy nagy, egyenként 14 × 14 × 130 m méretű kísérleti csarnok [22] :6 [8] : 12 [13] :15 [ 21] :22 [19] :239–240 és két gödör védőtartályok számára a csarnokok padlója alatt [25] :20–21 [21] :24,27 . A sötét anyag kimutatására szolgáló kínai kísérletben egy 18 m átmérőjű és mélységű [a] hengeres gödröt használtak, amely folyékony nitrogéntartályt tartalmazott , míg a PandaX kísérletben egy elliptikus gödröt [b] használtak egy 27 × 16 méteres és 14 méteres víztározóhoz. m mély [19] :239–240,245 . A termek 2015 végére elkészültek [25] :17 ; gödrök - 2016 májusáig [21] :24 , 2017 májusától pedig szellőzőrendszerekkel [21] :24-25 és egyéb szükséges berendezésekkel voltak felszerelve. A tervezett üzembe helyezés időpontja 2017 januárja volt [13] :20 .

Jelenleg ez a világ legnagyobb földalatti laboratóriuma, megelőzve a korábbi rekorder, az olasz tulajdonban lévő Gran Sasso Nemzeti Laboratóriumot (LNGS). A nagyobb mélység és a gyengébb kőzet ugyan keskenyebbé teszi a csarnokokat, mint a 20 méteres fő LNGS csarnokok, de teljes hossza 520 m, ami nagyobb alapterületet (7280 vs 6000 m²) biztosít, mint a három összesen 300 méteres LNGS csarnok.

A CJPL csarnokok is nagyobb térfogatúak, mint az LNGS csarnokok. A CJPL-nek 93 300 m3 [4] [c] van magukban a csarnokokban, és további 9 300 m3 védőgödrökben, összesen 102 600 m3-ben, ami valamivel több, mint az LNGS 95 100 m3-e. [d]

A főcsarnokokon kívüli irodaterületekkel együtt a CJPL hasznosítható térfogata 200–300 ezer m³ [25] :18 [21] :22 [19] :239 , szemben az LNGS 180 000 m3-rel. A 361 000 m3 össztérfogat arra utal, hogy a CJPL kétszer akkora, de ez megtévesztő: minden LNGS-létesítményt laboratóriumnak terveztek, és ezért hatékonyabban használhatók, mint az újrahasznosított CJPL alagutak.

CJPL-források [17] [23] [22] [25]
CJPL-I CJPL II
Teljes kötet [25] :21 4000 m³ 210 000 + 151 000 m³
Laboratóriumi terület 273 m² 7280 m²
Laboratóriumi térfogat 1800 m³ 102 600 m³
Elektromosság 70 kVA [22] :4 1250 (10 000) kVA [22] :15
Szellőzés 2400 m³/h [22] :4 24 000 m³/h [22] :10 [19] :239

Mivel a laboratórium egy nagy vízerőmű területén helyezkedik el, további villamos energia könnyen elérhető. A CJPL-II két redundáns 10 kV-os, 10 MVA tápkábellel van felszerelve; [22] :15 [25] :21 rendelkezésre álló teljesítmény átmenetileg 5 × 250 kVA lecsökkentő transzformátorokra korlátozódik (minden kísérleti helyiségben egy, a segédhelyiségekben pedig egy ötödik) [22] :15 . Vízben sincs hiány [22] :14 az erős berendezések hűtéséhez.

A CJPL-II müonfluxusát (és így vízmélységi egyenértékét) jelenleg [21] :25 -nél mérik, és kissé eltérhet a CJPL-I-től, de minden bizonnyal alacsonyabb marad, mint a SNOLAB Kanadában , és így a CJPL fogja tartani a rekordot . a világ legmélyebb laborja.

Kísérletek

Jelenleg a következő kísérletek folynak a CJPL-nél:

A laboratórium egy alacsony háttérrel rendelkező létesítményt is üzemeltet, amely nagy tisztaságú germánium detektort használ a nagyon alacsony radioaktivitás mérésére [2] [17] :7 . Ez nem egy fizikai kísérlet, hanem a kísérletekben való felhasználásra szánt anyagok tesztje. A CJPL-II [22] :27-32 létrehozásához használt anyagokat is teszteli .

Jelenleg a következő kísérleteket tervezik a CJPL-II-hez: [13] :24–29 [25] :23

A következőkre is vannak javaslatok:

Jegyzetek

  1. Az eredetileg tervezett méretek 16 m voltak.
  2. Nem teljesen világos, hogy a gödör elliptikus (27×16× π /4 = 339,3 m2 területű ) vagy stadion alakú ovális (11×16 + 16 2 × π / területű) 4 = 377,1 m2 ). A különbség 4750 m3 térfogat vs. 5279 m3 .
  3. A CJPL csarnokainak keresztmetszeti rajzai inkonzisztensek [17] :13 . A 14 m széles boltíves tető 4,08 m sagittával 121°-os szöget zár be; az ábrázolt kisebb 114°-os szög nagyobb sugarat és kisebb, 3,8 m-es sagittát jelentene. Ezek 179 434 , illetve 180 275 m 2 keresztmetszeti területet és 93 306 , illetve 93 743 m 2 labortérfogatot eredményeznek.
  4. Az LNGS főcsarnokait 20 m szélesnek feltételezik, félgömb alakú tetővel 18 m-re tetőzik. Így a keresztmetszeti terület 20×(8+10× π /4) = 317,08 m².

Linkek

  1. Data Acquisition Project for CJPL (2010. augusztus 21.). - "CJPL pozíció a Google Térképen - http://goo.gl/xwcA (A koordinátákat közvetlenül a Google Mapsben használhatja: 28.153227,101.711369)". Letöltve: 2015. szeptember 16. Ez a CJPL-I; A CJPL-II körülbelül 500 méterrel nyugatra található.
  2. 1 2 Zeng, Zhi (2011-03-26). Alacsony háttérrel rendelkező létesítménybeállítás CJPL-ben: Rövid bevezető (PDF) . Szimpózium a germániumdetektorok jövőbeli alkalmazásairól az alapkutatásban . Peking . Letöltve 2014-11-19 .
  3. Wu, Yu-Cheng; Hao, Xi-Qing; Yue, Qian; Li, Yuan-Jing; Cheng, Jian-Ping; Kang, Ke-Jun; Chen, Yun-Hua; Li, Jin; Li, Jian-Min; Li, Yu-Lan; Liu, Shu-Kui; Ma, Hao; Ren, Jin-Bao; Shen, Man-Bin; Wang, Ji-Ming; Wu, Shi-Yong; Xue, Tao; Yi, Nan; Zeng, Xiong-Hui; Zeng, Zhi; Zhu, Zhong-Hua (2013. augusztus). „Kozmikus sugárfluxus mérése a kínai JinPing földalatti laboratóriumban” (PDF) . Kínai fizika C. 37 (8): 086001. arXiv : 1305.0899 . Irodai kód : 2013ChPhC..37h6001W . DOI : 10.1088/1674-1137/37/8/086001 . Archivált az eredetiből (PDF) ekkor: 2017-01-01.
  4. 12 Li, Jainmin ; Ji, Xiangdong; Haxton, Wick; Wang, Joseph S.Y. (2014. április 9.). „A Kínai JinPing földalatti laboratórium fejlesztésének második fázisa”. Fizika Procedia . 61 , 576-585. arXiv : 1404.2651 . Bibcode : 2015PhPro..61..576L . DOI : 10.1016/j.phpro.2014.12.055 .
  5. 1 2 3 PandaX együttműködés (2014. augusztus). "PandaX: Folyékony Xenon Sötét Anyag Kísérlet a CJPL-nél". Tudomány Kína Fizika, mechanika és csillagászat . 57 (8): 1476-1494. arXiv : 1405.2882 . Iránykód : 2014SCPMA..57.1476C . DOI : 10.1007/s11433-014-5521-2 .
  6. 1 2 Zhang, Chunsheng; Chu, Weijiang; Liu, Ning és Zhu, Yongsheng (2011), Laboratóriumi tesztek és numerikus szimulációk a rideg márványról és a kinyomódó palaról a Jinping II vízerőműben, Kína , Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 3. kötet (1): 30–38, doi : 10.3724/SP.J.1235.2011.00030 , < http://www.rockgeotech.org/qikan/manage/wenzhang/2011-01-04.pdf > 
  7. 1 2 3 4 5 6 Li, Jianmin (2013. szeptember 6.). A Kínai JinPing földalatti laboratórium (CJPL) állapota és terve (PDF) . 13. nemzetközi konferencia az asztrorészecskék és a földalatti fizika témakörében: Városi találkozó a Kínai Jinping Földalatti Laboratórium 2. fázisának fejlesztéséhez . Asilomar, Kalifornia . Letöltve 2014-11-19 .
  8. 1 2 3 4 Li, Jianmin (2015. szeptember 9.). A CJPL jelenlegi állapota és kilátásai (PDF) . XIV. Nemzetközi Konferencia az asztrorészecskék és földalatti fizika témakörében (TAUP2015) . Letöltve 2015-11-28 .
  9. Zhao, Zhihong (2015-06-05). Földtani viszonyok és geotechnikai megvalósíthatóság . A Jinping Neutrino Program 2015-ös workshopja. Tsinghua Egyetem . Letöltve: 2015-08-15 . Archiválva : 2015. december 8. a Wayback Machine -nál
  10. Chui, Glennda (2010. február), Kínában javasolták a világ legmélyebb laboratóriumát , Symmetry 7. kötet (1): 5, ISSN 1931-8367 , < http://www.symmetrymagazine.org/article/october-2010/worlds- Kína legmélyebb laborjavaslata > 
  11. Strickland, Eliza (2014. január 29.), Deepest Underground Dark-Matter Detector to Start Up in China , IEEE Spectrum T. 51(2):20, doi : 10.1109/MSPEC.2014.6729364 , < ee https ://spectrum. .org/aerospace/astrophysics/deepest-underground-darkmatter-detector-to-start-up-in-china > 
  12. Pocar, Andrea (2014. szeptember 8.). Neutrínó nélküli kettős béta-bomlás keresése EXO-200 és nEXO (PDF) segítségével . Neutrinó Oszcillációs Műhely. Otranto . Letöltve 2015-01-10 .
  13. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Yang, Li-Tao (2016. július 21.). A China Jinping Underground Laboratory (CJPL) legutóbbi állapota . A sötét anyag azonosítása 2016 . Sheffield. Az eredetiből archiválva: 2016. augusztus 19. Elavult használt paraméter |url-status=( súgó )
  14. 1 2 Normile, Dennis (2009. június 5.), Kínai tudósok remélik a legmélyebb, legsötétebb álmokat valóra váltani , Science 324. kötet (5932): 1246–1247, PMID 19498133 , doi : 10.11264 , _ : cience.4 / s //www.fnal.gov/pub/today/archive/archive_2009/today09-06-10.html > 
  15. Feder, Toni (2010. szeptember), Kína, mások több és mélyebb földalatti laboratóriumot ásnak , Physics Today 63. kötet (9): 25–27 , DOI 10.1063/1.3490493 
  16. Kang, KJ; Cheng, JP; Chen, YH; Li, YJ; Shen, MB; Wu, S.Y.; Yue, Q. (2009. július 1.). Egy mélyföldalatti laboratórium helyzete és kilátásai Kínában . Az asztrorészecskék és a földalatti fizika témakörei (TAUP 2009) . Fizikai folyóirat: Konferenciasorozat . 203 (12028). Róma. DOI : 10.1088/1742-6596/203/1/012028 .
  17. 1 2 3 4 Yue, Qian (2014. február 28.). A CJPL állapota és kilátásai (PDF) . Sötét anyag 2014 . Westwood, Kalifornia. Archivált az eredetiből (PDF) ekkor: 2014-11-29 . Letöltve 2014-11-19 . Elavult használt paraméter |url-status=( súgó ) o. A 13. ábra a csarnokok formáját mutatja, bár a méretek változtak.
  18. Wong, Henry (2011-09-06). A China Jinping földalatti laboratórium és a CDEX-TEXONO kísérlet építése és üzembe helyezése . 12. nemzetközi konferencia az asztrorészecskék és a földalatti fizika témakörében . München . Letöltve 2014-11-19 .
  19. 1 2 3 4 5 6 Cheng, Jian-Ping; Kang, Ke-Jun; Li, Jian-Min; et al. (2017. október). „A Kínai Jinping földalatti laboratórium és annak korai tudománya”. A nukleáris és részecsketudomány éves áttekintése . 67 , 231-251. arXiv : 1801.00587 . Irodai kód : 2017ARNPS..67..231C . doi : 10.1146/annurev-nucl-102115-044842 .
  20. Zeng, Zhi (2015. október 23.). A CJPL-II állapota (PDF) . A kínai-német GDT együttműködés záró szimpóziuma . Schloss Ringberg , Németország . Letöltve: 2018-03-01 .
  21. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Ma, Hao (2017. május 24.). Kínai Jinping Underground Laboratory (CJPL): Állapot és kilátások (PDF) . Alacsony radioaktivitású technikák 2017. Szöul.
  22. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Li, Jianmin (2015-06-05). A Jinping földalatti laboratórium bemutatása II . A Jinping Neutrino Program 2015-ös workshopja . Tsinghua Egyetem . Letöltve: 2015-08-15 . A CJPL-II építési folyamatának leírása 2015. május elejéig. Vegye figyelembe, hogy a bemutató egyes oldalain a csarnokok 12×12 m-esek; ezek régebbi prezentációkból másolt figuráknak tűnnek, és a 14×14 az új döntés.
  23. 12 Li, Jainmin ; Ji, Xiangdong; Haxton, Wick; Wang, Joseph S.Y. (2013. szeptember 12.). A Kínai JinPing Földalatti Laboratórium második fázisa a ritka eseményérzékelők és a több tudományágat átfogó érzékelők fizika számára . 13. nemzetközi konferencia az asztrorészecskék és a földalatti fizika témakörében . Asilomar, Kalifornia . Letöltve 2014-11-21 .
  24. 12 Wang, Zhe (2016. november 5.) . Kína Jinping Underground Laboratory és Jinping neutrínó kísérlet (PDF) . Nemzetközi műhely a következő generációs nukleonbomlás és neutrínó detektorokról (NNN16) . Shanghai.
  25. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Lin, Shin-Ted (2016. december 29.). A Jinping Underground Laboratory CDEX-együttműködésének állapota és eredményei (PDF) . 4. Nemzetközi Workshop a sötét anyagról, a sötét energiáról és az anyag-antianyag aszimmetriáról . Hsinchu, Tajvan.
  26. Liu, Weiping; et al. (2016. február 12.). A Jinping Underground Nukleáris Asztrofizikai Laboratórium (JUNA) előrehaladása . EPJ Web of Conferences . 109 (9001). doi : 10.1051/ epjconf /201610909001 .
  27. Beacom, John F. (2015. június 21.). "Szándéknyilatkozat: Jinping Neutrino kísérlet". Kínai fizika C. 41. cikk (2) bekezdése. arXiv : 1602.01733 . Irodai kód : 2017ChPhC..41b3002B . DOI : 10.1088/1674-1137/41/2/023002 .
  28. Šrámek, Ondřej; Roskovec, Bedrich; Wipperfurth, Scott A.; Xi, Yufei; McDonough, William F. (2016. szeptember 9.). „A Föld köpenyének feltárása a legmagasabb hegyekből a Jinping Neutrino Experiment segítségével” (PDF) . tudományos jelentések . 6 : 33034. Bibcode : 2016NatSR...633034S . doi : 10.1038/ srep33034 . PMC 5017162 . PMID27611737 . _  
  29. Santos, D. (2013. április 8.). "MIMAC: Mikro-tpc mátrix a sötét anyag irányérzékeléséhez." Fizikai folyóirat: Konferenciasorozat . 460 . arXiv : 1304.2255 . DOI : 10.1088/1742-6596/460/1/012007 .

Lásd még

Külső linkek