欧洲X射线自由电子激光子地下部分建设在德国舍恩菲尔德(靠近汉堡)竣工。
本月(六月)的早些时候,德国最大的科学设施建设实现了一个重要里程碑:欧洲X射线自由电子激光器的地下城市工程工作已经完成,地下建设已经竣工。本月早些时候,约三百名政界、学术界、管理界、商界的贵宾欢聚一堂,庆祝和参观位于舍恩菲尔德的地下设施工程(石勒苏益格-荷尔斯泰因)。
按照计划,在2016年,X射线欧洲自由电子激光器将会产生X射线巨脉冲,有助于科学家们开展诸如生物分子学原子结构、病原体、新型材料、薄膜化学反应等领域的研究工作。这个复杂的设备将包括一个接近5.8千米长的隧道系统,大约与汉堡-巴伦菲尔德的德国电子同步回旋加速器(DESY)的建筑规模相仿。
隧道通向一个面积为4500平方米的地下实验大厅,其平面面积相当于一个曲棍球场(约100×50米),深度为14米,大致为五层楼的高度。
汉堡科学委员Dorothee Stapelfeldt博士评论道:“总共有欧洲十二国参与到欧洲自由电子激光器的建设和使用当中。德国政府和石勒苏益格-荷尔斯泰因以及汉堡的州政府承担了约一半的建设资金投入。随着欧洲自由电子激光器项目的进一步投资,汉堡作为大都市地区,进一步确立了其作为结构研究的世界级中心地位。”
Beatrix Vierkorn-Rudolph博士是德国联邦教育和研究部大设备及基础研究(BMBF)理事会理事长,也是欧洲研究基础设施政策论坛主席,他说道:“欧洲十二国团结一致,联合建立了一个世界范围内独一无二的研究设施。在这一点上,我们已经成功完成了地下城市建设——按期完成——这或许是整个建设中最困难的部分。”
Massimo Altarelli是欧洲自由电子激光器项目总经理,补充道:“现在我们将集中精力于地面设施的建设,X射线激光器的安装,以及相关科学仪器和工具的持续性研发工作。”
DESY是欧洲自由电子激光器最主要的使用者和地下工程建造承包者,目前已经开始进行科学基础设施的安装工作。“欧洲新X射线激光器将会提供史无前例的微观纳米尺度洞察力,”DESY董事会主席Helmut Dosch如是说,“所有参与到这个如此大规模的国际性项目建设中人们都应该为此感到骄傲:建设管理者——DESY的建设部门,以及参与到项目中的建筑公司和员工,欧洲自由电子激光器和DESY的员工。”
隧道时间轴
在过去三年间,大约3500名建筑工人——其中大多数为ARGE隧道自由电子激光器财团工作,搬运了超过500000立方米的泥土,使用了150000立方米的混凝土和28吨的钢筋,建设了这个庞大的地下项目。这条去年竣工的隧道是用两台隧道挖孔机挖掘的,一台长71米,另一台长83米,每台的重量均超过了500吨。
这个两千米长的加速器隧道始于汉堡-巴伦菲尔德DESY园区,直通到奥斯德福伯恩。DESY将在此隧道中建设一个为欧洲X射线自由电子激光器所使用的粒子加速器,将能够将电子加速到接近光速的水平。接下来,这些最快的粒子会被引致所谓光子隧道中,在那里将产生X射线。为达到此目标,欧洲自由电子激光器项目的科学家们将会使用强磁铁作为波荡器,迫使电子发生雪崩效应。在腔内,这些粒子将激发闪光脉冲。然后使闪光脉冲——就像在激光器中那样——相互增强作用,最后获得一个巨脉冲的输出。
五个光子隧道的尽头是舍恩菲尔德地下实验大厅,在那里X射线脉冲将会被引入多达15个科学仪器中。这个实验大厅的建设是一个特殊的挑战,因为建筑地基比地下水源还要深。需要建设特殊装置,将混凝土地基建设在水位下,并防止地下水灌入地基中。为避免地基被水冲走,混凝土被560个长度为22米的钢筋条固定在地下。
在2014年,欧洲自由电子激光器项目的主要建筑将会继续在实验大厅中开展建设,并将有另外三层建筑作为实验室和办公室。同时,DESY和欧洲自由电子激光器的员工们将会安装基础设施、科学仪器及工程设备。剩余的部分预计将在2015年完工,新的X射线自由电子激光器计划将在2016年投入使用。
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