大亚湾反应堆中微子实验站.doc

1 大亚湾反应堆中微子实验站建设工程可行性研究报告中国科学院高能物理研究所 2006 年9月 30日 2 1综合说明 说明大亚湾中微子实验工程实验测量反应堆中微子振荡效应。中微子实验室的建设经历了实验站选址和工程地质勘察后,委托铁道部第四勘测设计研究院和黄河勘测规划设计有限公司分别进行了大亚湾反应堆中微子实验站建设工程可行性研究,两单位分别提出了可行性研究报告(附件 1 和附件 2) ,中国科学院高能物理研究所(以下简称高能所)专门组织有关工程设计专家对两份可行性研究报告进行了评审(评审意见详见附件 3) ,高能所根据两单位的可行性研究报告成果、专家评审意见和高能所对实验条件的进一步要求,重新提出了本可行性研究报告。 工程概况中微子实验工程位于大亚湾核电站以及岭澳核电站的北部山地,需要建设五个洞室和连接这些洞室的隧道。实验室进入隧道的入口位置在大亚湾核电站医疗中心北侧,标高 8米。进入隧道连接隧道入口与大亚湾近厅( 1 # 号实验厅) ,长度为 292 米。在大亚湾核电站废弃的采石场附近另设一个施工隧道,入口标高约 40 米,长约 228 米(布局见附图 1) 。除进入隧道和施工隧道外,其余隧道叫做主隧道。进入隧道从洞口往里坡度向下,主隧道地面位于海平面下约 20米,隧道总长 2695 米。主隧道交汇处附近设一个中厅( 4 # 号实验厅) ,中厅与大亚湾近厅的距离为 810 米,与岭澳近厅(2 #号实验厅)的距离为 465 米,与远厅(3 #号实验厅)的距离为 900 米。在施工隧道与主隧道交汇处设一装配厅( 5 # 号实验厅) ,用于液闪混制、灌装, 以及其它洁净处理。两条以上隧道交汇时,交汇处作错开处理以减少过多隧道交汇在一点带来的不稳定性。在隧道入口处设实验控制室、电力和泵房控制室等。五个洞室分别为 1 号(西厅或叫做大亚湾近厅)、2 号(东厅或叫做岭澳近厅)、3 号(远厅)、4 (中厅)、5 号实验厅,其中 1、2、4 号实验厅安置有两个中微子探测器, 3 号实验厅安置 4 个中微子探测器, 5 号实验厅用于实验用的液闪混制、灌装,以及其它洁净处理。 3 按照目前预计要求中微子实验运行约十年,要求隧道及洞室的使用寿命为十五年。 中微子实验要求 隧道规划原则隧洞入口位置:进入隧道的入口位置在大亚湾核电站医疗中心北侧,施工隧道在大亚湾核电站废弃的采石场附近。、实验厅位置分布平面示意图隧道断面尺寸:在充分满足各段隧道的不同功能外,应使隧道截面优化为最小。隧道坡度:为了使实验厅上方的岩石覆盖层尽可能厚,实验厅应尽可能深入到地平面以下,同时考虑到安全运输设备和隧道的自然排水等。隧道内表面处理:在保证使用期限内安全的条件下,尽量经济、简单为好。隧道地面: 隧道内通行凹型卡车,运输重约 120 吨的设备(平均 1次/月), 隧道底部路面需要硬化平正,要求给出隧道道路设计; 探测器运输方式:在实验运行期间,装满液体后的主探测器整体(直径为 5 4 米、高5米的圆柱体,重约 100 吨)在远近实验厅间要通过主隧道定期交换(约半年交换一次)。运输过程要求平稳、缓慢、振动小。 中微子实验厅规划(1)中微子实验厅空间大小 1、2、4 号实验厅内各放两个探测器, 3 号实验厅内放四个探测器。实验厅内挖水池,探测器浸泡在池内,水池上方安装桥式吊车( 起吊重量~100 吨), 用于探测器拆装、换位时起吊。(2)中微子实验厅朝向实验厅的朝向主要从施工经济合理、洞室最大稳定性等方面考虑。从物理实验的要求看,实验厅长轴可以沿反应堆中轴方向,也可以沿与反应堆中轴垂直的方向布置,要求比较探测器的运输、其它设备的运输及安装方便性后给出设计。(3)5号实验厅规划 5 号厅位置初步定在施工隧道与主隧道交汇处附近,偏 1 号实验厅一边,拖挂车能进出, 周围岩石要喷防氡气膜,清洁标准达到 100000 级,安全措施,充分排风,以防氡气。 中微子实验厅环境要求通风:从满足人员的舒适性工作环境及为实验设备提供良好的运行环境出发,同时考虑实验厅发生火灾时能迅速排除烟气,保障人员安全疏散的要求进行通风设计。通风设计为管道送风,管道排风。除满足 RPC 所用可燃气体异丁烷的要求外,对单个实验大厅要求满足同时有 30 名实验人员工作的通风要求。这时另外的实验厅满足 6次/天的要求。考虑到都从主洞口送风到各实验厅距离很长, 实验厅送风口的压力减弱,如果在 2号实验厅附近做一个 100 米的通风竖井,请比较对整个隧道通风的影响,对通风管直径和隧道断面的影响,对工程时间进度和造价的影响。温度:几个实验大厅内温度应该保持基本相同,控制在环境温度为 20℃左右。湿度:几个实验大厅内湿度应该保持基本相同,控制在<60%