托舉“大國重器”,來自浙江的“鋼鐵鎧甲”是如何“煉”成的?
宇宙中廣泛存在的中微子是物質(zhì)世界的基本粒子之一。它如同一位“隱形使者”,難以觸摸,卻藏著宇宙誕生與演化的奧秘。
探究中微子,離不開大科學(xué)裝置。位于廣東的江門中微子實(shí)驗(yàn)(JUNO)是國際上首個(gè)建成的新一代超大規(guī)模、超高精度的中微子實(shí)驗(yàn)裝置。它深藏于地下700米,從設(shè)想、建設(shè)到首個(gè)成果產(chǎn)出耗時(shí)17年,由中國科學(xué)院高能所牽頭,背后還凝聚著全國多家單位的協(xié)同攻關(guān)之力,其中也包括了浙江力量。
1月18日,江門中微子實(shí)驗(yàn)工程建設(shè)總結(jié)會在江門舉行。潮新聞走進(jìn)參與其中的部分浙企和科研院所,深入探尋浙江力量為“國之重器”注入的硬核動(dòng)能。
JUNO不銹鋼網(wǎng)殼安裝資料圖 受訪對象供圖
工欲善其事,必先利其器。
能探秘宇宙“最幽微”的“神器”長什么樣?來自杭州蕭山的浙江東南網(wǎng)架股份有限公司(以下簡稱“東南網(wǎng)架”)大項(xiàng)目管理總監(jiān)嚴(yán)永忠辦公室的墻上,常年貼著一張它將“成型”還未“成型”的圖片——
一個(gè)在地下閃著銀光的球形大鋼架,內(nèi)徑40.1米,換算成體積,平放的話,它大概可以籠罩超過三個(gè)籃球場。
這是江門中微子實(shí)驗(yàn)(JUNO)裝置的主支撐結(jié)構(gòu)。在大科學(xué)裝置運(yùn)行后,它托舉了包括35.4米直徑的有機(jī)玻璃球、2萬噸液體閃爍體、2萬只20英寸光電倍增管、2萬5千只3英寸光電倍增管等在內(nèi)的眾多關(guān)鍵部件。
憑借這一項(xiàng)目,1月18日,嚴(yán)永忠代表東南網(wǎng)架領(lǐng)取了江門中微子實(shí)驗(yàn)工程建設(shè)卓越貢獻(xiàn)獎(jiǎng)。猶如一副“鋼鐵鎧甲”,在接下來幾十年的漫長歲月里,它將無聲守護(hù)國家最前沿的科學(xué)探索。
龐然大物,毫厘之間
“這是目前全世界最大的不銹鋼球形網(wǎng)殼鋼結(jié)構(gòu)。”東南網(wǎng)架黨委副書記、集團(tuán)總經(jīng)理郭昊展說。
這個(gè)采用奧氏體不銹鋼制造的網(wǎng)殼,由一個(gè)個(gè)截面猶如“H”形字母形狀的構(gòu)件對稱拼接而成,12萬套高強(qiáng)不銹鋼環(huán)槽鉚釘將其連接為整體,核心探測器有機(jī)玻璃球則被590根支撐桿固定在網(wǎng)殼內(nèi)部。
然而,作為物理尺度上的“巨無霸”,它要服務(wù)的科學(xué)目標(biāo),卻指向了自然界中最微小、最神秘的存在——中微子,這種“幽靈粒子”質(zhì)量極小,幾乎不與物質(zhì)相互作用,能輕松穿透地球、太陽甚至整個(gè)星系。
1月18日,嚴(yán)永忠(右二)代表東南網(wǎng)架領(lǐng)取江門中微子實(shí)驗(yàn)工程建設(shè)卓越貢獻(xiàn)獎(jiǎng)。記者倪雁強(qiáng)攝
對于東南網(wǎng)架來說,項(xiàng)目的一大難度正誕生于這種極致的反差之中。這要求,整副鋼架既要“極大”,又要“極精”;既要“極強(qiáng)”,又要“極凈”。
團(tuán)隊(duì)必須在40.1米球內(nèi)徑和0.5米H型鋼徑向厚度上實(shí)現(xiàn)毫米級控制。其中,網(wǎng)格拼裝誤差不能超過3毫米——相當(dāng)于在足球場大小的曲面上,起伏不能超過一根立著的牙簽;而12萬處螺栓連接的螺栓孔間隙,必須小于1毫米,薄如一張銀行卡的厚度。
這僅是精度維度。在純凈維度上,要求更為嚴(yán)苛:為捕獲中微子與介質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)生的微弱閃光,探測器必須處于“絕對安靜”的放射性背景中。這意味著,不銹鋼材料自身的放射性“本底”必須極低,任何微量雜質(zhì)都可能成為干擾科學(xué)信號的“噪音”。
因此,網(wǎng)殼所使用的304不銹鋼,雖與我們?nèi)粘1乇牟馁|(zhì)同名,其內(nèi)核已天差地別。嚴(yán)永忠介紹,公司、中國科學(xué)院高能所與太原鋼鐵集團(tuán)展開了一場針對材料本身的“源頭革命”。從礦石的精選開始,到嚴(yán)格控制的冶煉工藝展開專項(xiàng)合作。“每一批材料生產(chǎn)出來后,還需送到實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行放射性檢測,合格后才能使用?!?/p>
不銹鋼梁高精度連接 受訪對象供圖
七年“死磕”,小螺絲也有“技術(shù)革命”
從2017年項(xiàng)目正式招標(biāo),到2024年10月鋼殼在地下合攏,東南網(wǎng)架成立了由總經(jīng)理親自掛帥,十幾名核心骨干分管的專項(xiàng)機(jī)構(gòu)?!氨仨毤瘓F(tuán)之力圓滿完成這項(xiàng)重大任務(wù)?!?/p>
這是一場長達(dá)七年的“技術(shù)之戰(zhàn)”。正如一場靠近冰山的航行,隨著項(xiàng)目不斷推進(jìn),一個(gè)接一個(gè)的難題在后續(xù)的研發(fā)中浮出水面,等待研發(fā)人員去解決。
其中,“擰不動(dòng)”的螺絲竟成了難倒嚴(yán)永忠團(tuán)隊(duì)近一年時(shí)間的“攔路虎”?!敖?2萬套螺栓是讓整個(gè)球殼‘天衣無縫’的關(guān)鍵,”嚴(yán)永忠介紹,“而常規(guī)的不銹鋼螺栓在前期實(shí)踐中就被否定了?!?/p>
常規(guī)的不銹鋼螺栓材性偏“軟”,每次擰到一半,螺紋就會因發(fā)熱導(dǎo)致螺栓與螺母“咬死”,再也無法進(jìn)退而導(dǎo)致安裝失敗。為了解決這個(gè)關(guān)乎整個(gè)工程存亡的連接技術(shù)困境,那段時(shí)間里,嚴(yán)永忠?guī)缀趺恐芤淮纬霾睿菰诓煌墓S和實(shí)驗(yàn)室,向?qū)<?、向一線生產(chǎn)者們“取經(jīng)”。
不銹鋼網(wǎng)殼合攏資料圖 受訪對象供圖
轉(zhuǎn)機(jī)發(fā)生在一次技術(shù)交流中。一位清華大學(xué)的老師提供了一個(gè)關(guān)鍵線索:或許,一種名為“環(huán)槽鉚釘”的連接技術(shù)可以一試。
這項(xiàng)被用于我國高鐵車廂之間的連接技術(shù),不用“擰”,而是用專用鉚槍將特制套環(huán)“擠”壓進(jìn)螺紋,讓金屬在壓力下永久咬合。于是,為了解決全新材料、超大規(guī)格、超常規(guī)的技術(shù)“移植”挑戰(zhàn),一個(gè)由中國科學(xué)院高能所、東南網(wǎng)架、一家四川公司工藝專家以及高校力學(xué)團(tuán)隊(duì)組成的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)體迅速成立。
經(jīng)過數(shù)百次的迭代優(yōu)化后,團(tuán)隊(duì)完成了一次“技術(shù)創(chuàng)新”。它不僅解決了“咬死”難題,更將連接的可靠性提升到了新的高度,未來將為類似極端環(huán)境下的精密結(jié)構(gòu)連接提供全新的、更優(yōu)的解決方案。
“產(chǎn)學(xué)研用”的生動(dòng)實(shí)踐,浙江制造的進(jìn)化之路
事實(shí)上,這并非東南網(wǎng)架首次將自身技術(shù)融入“大國重器”的宏圖。早在2016年,他們便成功交付了“中國天眼”(FAST)500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡的鋁合金反射面支撐結(jié)構(gòu)。
彼時(shí),嚴(yán)永忠擔(dān)任項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人。他對此記憶猶新:“在‘天眼’項(xiàng)目中,核心要求是‘極輕’及‘極精’,我們最終把4450個(gè)反射面單元,近25萬平方米的鋁合金網(wǎng)架精準(zhǔn)的安裝在下部的支撐索網(wǎng)上?!闭沁@項(xiàng)“國之重器”的完美履約,讓東南網(wǎng)架在國家級科研機(jī)構(gòu)中樹立了可信賴的形象,為日后承接江門中微子實(shí)驗(yàn)探測器這一更復(fù)雜的挑戰(zhàn)埋下了伏筆。
東南網(wǎng)架團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)目竣工后合影 受訪對象供圖
在郭昊展看來,每一次叩開“高精尖”項(xiàng)目的大門,對企業(yè)來說,都是一次深刻的“能力進(jìn)化”,是錘煉和展示自身核心技術(shù)實(shí)力的關(guān)鍵機(jī)遇?!皡⑴c中微子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,公司研發(fā)了‘江門中微子實(shí)驗(yàn)低本底不銹鋼結(jié)構(gòu)建造關(guān)鍵技術(shù)’等多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù),填補(bǔ)了中國不銹鋼結(jié)構(gòu)制造的技術(shù)空白,并獲得了多項(xiàng)技術(shù)專利,”他總結(jié)道,“這不僅為后續(xù)類似項(xiàng)目樹立了標(biāo)桿,也強(qiáng)化了企業(yè)的核心技術(shù)壁壘。”
“產(chǎn)學(xué)研用”深入融合的協(xié)同模式也在項(xiàng)目中進(jìn)行了生動(dòng)實(shí)踐。采訪中,兩位負(fù)責(zé)人多次提到攻克難題的“合作思路”,描繪通過高校與科研院所的理論研究、前沿探索,結(jié)合企業(yè)的工程化能力和工藝實(shí)現(xiàn),最終轉(zhuǎn)化為“從無到有”“從有到優(yōu)”的尖端技術(shù)之路。這種深度融合、成果共享的協(xié)作機(jī)制,極大提升了創(chuàng)新鏈的整體效能。
貼于嚴(yán)永忠辦公室墻上的圖片 受訪對象供圖
2025年,是嚴(yán)永忠入職東南網(wǎng)架第30年。這一年,江門中微子實(shí)驗(yàn)成功完成2萬噸液體閃爍體灌注,并正式運(yùn)行取數(shù)。他將那張地下銀色網(wǎng)架的圖片鄭重地貼于辦公室墻上。這不僅是“深度參與者”的自豪印記,更像一面鏡子:映照著自己三十年的職業(yè)足跡,更見證著自己和公司的共同成長——最初的一家浙江鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)正蛻變?yōu)橐杂埠思夹g(shù)定義創(chuàng)新可能的核心共建者。








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