实验室沿革

       

深地实验室是低宇宙线强度,低辐射本底的特殊环境,是开展粒子与核物理学、天体物理学及宇宙学等领域的暗物质探测研究、中微子物理实验研究等一些重大基础性前沿课题的重要研究场所,是岩体力学、地球结构演化、生态学等学科开展相关实验研究的重要环境,也是低放射性材料,环境核辐射污染检测的良好环境。深地实验室为一个国家提供综合性的重大基础科学和应用科学研究平台,是一个国家关键性的重大基础科学研究设施。因此建设和发展深地实验室值,对于推动我国重大基础前沿课题的科学研究意义重大。

       中国雅砻江流域水电开发有限公司(原名:二滩水电开发有限责任公司,2012年改为现名)为了建设大型水电站正在四川省凉山州锦屏山建设的锦屏隧道群为我国建设一个极深地下实验室提供了很好的机会。锦屏山位于成都市西南方向,距离成都市约500km,位于西昌市西北方向,距离西昌市约100km,是四川省西部雅砻江流域的一座大山,其顶峰海拔4410m 。雅砻江全长1571km,天然落差达3830m,水量充沛,水能资源蕴藏丰富。雅砻江在四川省凉山州境内,被巨大的锦屏山阻挡形成了长达150km的雅砻江锦屏大河湾。中国雅砻江流域水电开发有限公司承担全流域开发雅砻江水能资源的任务,拟在锦屏山两侧各建一个水电站,并开挖长达17.5km的锦屏引水隧道和交通隧道。2008年雅砻江流域水电开发有限公司在锦屏山建设的两条交通隧道成功贯通。锦屏交通隧道全长约17.5km,其中垂直岩石覆盖最厚的洞段岩层厚度达2.5km,是国际上岩石覆盖最厚的地下隧道,也是非常理想的极深地下实验室建设场所。锦屏隧道的建成,为我国地下实验室的建设提供了很好的条件。该实验地点可以开车直达,比在矿井中建设地下实验室工作更为便捷,而且锦屏隧道周围配套工作生活设施完善,是国际上综合条件最好的极深地下实验场所。

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锦屏隧道地理位置图

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锦屏隧道剖面图及中国锦屏地下实验室位置示意图

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中国锦屏地下实验室宇宙线通量测量结果


       中国锦屏地下实验室一期空间容积约为4000m3,包括地下实验室入口隧道、连接隧道和主实验厅三部分,其中主实验厅的长度为40m,宽6.5m,高度为7.5m。地下实验室建设地点地质构造和岩石取样分析结果表明:中国锦屏地下实验室周围岩石整体由大理岩构成,其天然放射性杂质含量非常低。一些主要岩石放射性核素含量低于北京地表正常环境水平的约几十分之一到几百分之一,是一个非常好的天然低本底环境。

       中国锦屏地下实验室垂直岩石覆盖厚度达到2400m,世界最深,而且可以开车直接进入,交通便捷,综合条件世界一流,为我国开展自主暗物质探测实验研究及其它低本底实验奠定了良好基础,将极大推动我国粒子物理学、天体物理学、宇宙学等相关领域重大基础前沿课题的开展,对于我国重大基础科学研究以及应用科学研究意义重大。国际著名的《科学》(Science),  《今日物理》(Physics  Today)杂志对于中国锦屏地下实验室建设给予了高度关注和报道。 

        2008年下半年,清华大学与雅砻江流域水电开发有限公司积极联系,通过多次深入交流和讨论,双方一致同意在锦屏隧道共同建立中国锦屏地下实验室(China JinPing Underground Laboratory,CJPL)。2009年5月8日,清华大学与雅砻江流域水电开发有限公司正式签署了“雅砻江流域水电开发有限公司与清华大学战略合作协议”(下图),并于2009年8月13日签订了《雅砻江流域水电开发有限公司清华大学关于共同建设中国锦屏极深地下暗物质实验室备忘录》。合作协议和备忘录的签订正式明确了清华大学与雅砻江流域水电开发有限公司联合建设地下实验室的工作,并确定2009年底完成实验室土建工程。中国锦屏极深地下暗物质实验室作为我国首个极深地下实验室,于 2010 年 12 月 12 日正式启用,是世界上岩石覆盖最深、综合配套设施最好的地下实验室。


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雅砻江流域水电开发有限公司与清华大学战略合作协议签订仪式


2014 年,中国锦屏地下实验室二期开始建设,新增 4 个长 130 米、宽 14 米、高 14 米的实验洞,可用容积约 30 万立方米。2016 年,基于中国锦屏地下实验室二期建设的“极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施”( 简称锦屏大设施 ) 被列入“十三五”国家重大科技基础设施十大优先项目之一,2018 年获得国家正式批复,2020 年开始开工建设。锦屏大设施建设有大型低温液氮屏蔽装置、大型常温水屏蔽装置、组合式辐射屏蔽装置,以及极深地下极低辐射本底分析测试平台,可以为暗物质探测实验、无中微子双贝塔衰变实验、太阳中微子实验、核天体物理实验、岩土力学实验等提供国际一流的综合研究条件。 锦屏大设施建成后,中国锦屏地下实验室将成为全球可用空间最大、岩石覆盖最深、宇宙线通量最小、辐射本底最低、综合条件最好的世界一流实验室。

2023 年 12 月 7 日,实验项目组正式入驻仪式举行,清华大学 CDEX、上海交通大学 PandaX、中国原子能院 JUNA、清华大学 JNE、生态环境部·北师大联合实验室、四川大学 GeoDEX、华西深地医学 China-DeUFO、工信部电子五所 IC SER、引力波宇宙太极实验、武汉岩土所等 10 个实验项目组正式进驻锦屏大设施开展科学实验,标志着世界最深、最大的极深地下实验室投入运行、具备实验组入驻条件。2024 年 12 月 29 日,大型低温液氮屏蔽装置开始液氮灌注,标志着锦屏大设施的关键科学实验设备进入调试运行阶段。

2025 年 12 月 23 日“锦屏深地科学中心”在四川西昌正式揭牌成立,锦屏地下实验室迈入“体制化运行、高质量发展”的新阶段。