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,離不開大科學裝置。位于廣東的江門中微子實驗(JUNO)是國際上首個建成的新一代超大規模、超高精度的中微子實驗裝置。它深藏于地下700米,從設想、建設到首個成果產出耗時17年,由中國科學院高能所牽頭,背后還凝聚著全國多家單位的協同攻關之力,其中也包括了浙江力量。
1月18日,江門中微子實驗工程建設總結會在江門舉行。潮新聞走進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”注入的硬核動能。
JUNO不銹鋼網殼安裝資料圖 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架股份有限公司(以下簡稱“東南網架”)大項目管理總監嚴永忠辦公室的墻上,常年貼著一張它將“成型”還未“成型”的圖片——
一個在地下閃著銀光的球形大鋼架,內徑40.1米,換算成體積,平放的話,它大概可以籠罩超過三個籃球場。
這是江門中微子實驗(JUNO)裝置的主支撐結構。在大科學裝置運行后,它托舉了包括35.4米直徑的有機玻璃球、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的眾多關鍵部件。
憑借這一項目,1月18日,嚴永忠代表東南網架領取了江門中微子實驗工程建設卓越貢獻獎。猶如一副“鋼鐵鎧甲”,在接下來幾十年的漫長歲月里,它將無聲守護國家最前沿的科學探索。
龐然大物,毫厘之間
“這是目前全世界最大的不銹鋼球形網殼鋼結構。”東南網架黨委副書記、集團總經理郭昊展說。
這個采用奧氏體不銹鋼制造的網殼,由一個個截面猶如“H”形字母形狀的構件對稱拼接而成,12萬套高強不銹鋼環槽鉚釘將其連接為整體,核心探測器有機玻璃球則被590根支撐桿固定在網殼內部。
然而,作為物理尺度上的“巨無霸”,它要服務的科學目標,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”質量極小,幾乎不與物質相互作用,能輕松穿透地球、太陽甚至整個星系。
1月18日,嚴永忠(右二)代表東南網架領取江門中微子實驗工程建設卓越貢獻獎。記者倪雁強攝
對于東南網架來說,項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”,又要“極凈”。
團隊必須在40.1米球內徑和0.5米H型鋼徑向厚度上實現毫米級控制。其中,網格拼裝誤差不能超過3毫米——相當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,要求更為嚴苛:為捕獲中微子與介質作用時產生的微弱閃光,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,任何微量雜質都可能成為干擾科學信號的“噪音”。
因此,網殼所使用的304不銹鋼,雖與我們日常保溫杯的材質同名,其內核已天差地別。嚴永忠介紹,公司、中國科學院高能所與太原鋼鐵集團展開了一場針對材料本身的“源頭革命”。從礦石的精選開始,到嚴格控制的冶煉工藝展開專項合作。“每一批材料生產出來后,還需送到實驗室里進行放射性檢測,合格后才能使用。”
不銹鋼梁高精度連接 受訪對象供圖
七年“死磕”,小螺絲也有“技術革命”
從2017年項目正式招標,到2024年10月鋼殼在地下合攏,東南網架成立了由總經理親自掛帥,十幾名核心骨干分管的專項機構。“必須集全集團之力圓滿完成這項重大任務。”
這是一場長達七年的“技術之戰”。正如一場靠近冰山的航行,隨著項目不斷推進,一個接一個的難題在后續的研發中浮出水面,等待研發人員去解決。
其中,“擰不動”的螺絲竟成了難倒嚴永忠團隊近一年時間的“攔路虎”。“近12萬套螺栓是讓整個球殼‘天衣無縫’的關鍵,”嚴永忠介紹,“而常規的不銹鋼螺栓在前期實踐中就被否定了。”
常規的不銹鋼螺栓材性偏“軟”,每次擰到一半,螺紋就會因發熱導致螺栓與螺母“咬死”,再也無法進退而導致安裝失敗。為了解決這個關乎整個工程存亡的連接技術困境,那段時間里,嚴永忠幾乎每周一次出差,泡在不同的工廠和實驗室,向專家、向一線生產者們“取經”。
不銹鋼網殼合攏資料圖 受訪對象供圖
轉機發生在一次技術交流中。一位清華大學的老師提供了一個關鍵線索:或許,一種名為“環槽鉚釘”的連接技術可以一試。
這項被用于我國高鐵車廂之間的連接技術,不用“擰”,而是用專用鉚槍將特制套環“擠”壓進螺紋,讓金屬在壓力下永久咬合。于是,為了解決全新材料、超大規格、超常規的技術“移植”挑戰,一個由中國科學院高能所、東南網架、一家四川公司工藝專家以及高校力學團隊組成的產學研聯合攻關體迅速成立。
經過數百次的迭代優化后,團隊完成了一次“技術創新”。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境下的精密結構連接提供全新的、更優的解決方案。
“產學研用”的生動實踐,浙江制造的進化之路
事實上,這并非東南網架首次將自身技術融入“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鏡的鋁合金反射面支撐結構。
彼時,嚴永忠擔任項目技術負責人。他對此記憶猶新:“在‘天眼’項目中,核心要求是‘極輕’及‘極精’,我們最終把4450個反射面單元,近25萬平方米的鋁合金網架精準的安裝在下部的支撐索網上。”正是這項“國之重器”的完美履約,讓東南網架在國家級科研機構中樹立了可信賴的形象,為日后承接江門中微子實驗探測器這一更復雜的挑戰埋下了伏筆。
東南網架團隊在項目竣工后合影 受訪對象供圖
在郭昊展看來,每一次叩開“高精尖”項目的大門,對企業來說,都是一次深刻的“能力進化”,是錘煉和展示自身核心技術實力的關鍵機遇。“參與中微子實驗項目,公司研發了‘江門中微子實驗低本底不銹鋼結構建造關鍵技術’等多項創新技術,填補了中國不銹鋼結構制造的技術空白,并獲得了多項技術專利,”他總結道,“這不僅為后續類似項目樹立了標桿,也強化了企業的核心技術壁壘。”
“產學研用”深入融合的協同模式也在項目中進行了生動實踐。采訪中,兩位負責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,結合企業的工程化能力和工藝實現,最終轉化為“從無到有”“從有到優”的尖端技術之路。這種深度融合、成果共享的協作機制,極大提升了創新鏈的整體效能。
貼于嚴永忠辦公室墻上的圖片 受訪對象供圖
2025年,是嚴永忠入職東南網架第30年。這一年,江門中微子實驗成功完成2萬噸液體閃爍體灌注,并正式運行取數。他將那張地下銀色網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足跡,更見證著自己和公司的共同成長——最初的一家浙江鄉鎮企業正蛻變為以硬核技術定義創新可能的核心共建者。








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