留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

江门中微子实验中心探测器结构设计

朱忠义,  李华峰,  衡月昆,  马骁妍,  钱晓辉,  阁东东,  秦凯,  何伟

朱忠义, 李华峰, 衡月昆, 马骁妍, 钱晓辉, 阁东东, 秦凯, 何伟. 江门中微子实验中心探测器结构设计[J]. 钢结构(中英文), 2026, 41(10): 12-20. doi: 10.13206/j.gjgS26080701
引用本文: 朱忠义, 李华峰, 衡月昆, 马骁妍, 钱晓辉, 阁东东, 秦凯, 何伟. 江门中微子实验中心探测器结构设计[J]. 钢结构(中英文), 2026, 41(10): 12-20. doi: 10.13206/j.gjgS26080701
Zhu Zhongyi, Li Huafeng, Heng Yuekun, Ma Xiaoyan, Qian Xiaohui, Ge Dongdong, Qin Kai, He Wei. Structural Design of the Central Detector for the Jiangmen Underground Neutrino Observatory[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2026, 41(10): 12-20. doi: 10.13206/j.gjgS26080701
Citation: Zhu Zhongyi, Li Huafeng, Heng Yuekun, Ma Xiaoyan, Qian Xiaohui, Ge Dongdong, Qin Kai, He Wei. Structural Design of the Central Detector for the Jiangmen Underground Neutrino Observatory[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2026, 41(10): 12-20. doi: 10.13206/j.gjgS26080701

江门中微子实验中心探测器结构设计

doi: 10.13206/j.gjgS26080701
详细信息
    作者简介:

    朱忠义,博士,主要从事大跨空间结构设计研究。Email:1027311973@qq.com

Structural Design of the Central Detector for the Jiangmen Underground Neutrino Observatory

  • 摘要: 江门中微子实验(JUNO)是我国主导的新一代大型液体闪烁体探测器,旨在通过2万t液闪靶物质精确测定中微子质量顺序并开展多领域前沿研究。针对中心探测器超大体量、超高精度及极低放射性本底的严苛要求,采用了不锈钢单层网壳与有机玻璃球构成的两层嵌套型探测器新构型,采用纯水替代白油作为屏蔽介质,并以网壳取代封闭球壳,以高性价比实现探测器由千吨级向万吨级跨越。重点阐述了中心探测器的结构设计关键技术。首先,针对有机玻璃球在巨大浮力下的受力难题,提出了荷载效应调整方法,通过优化内外液位高差及可调节构件轴向刚度的空间铰,将撑杆内力严格控制在安全限值范围内。其次,为解决结构整体稳定性问题,设计了铰-刚接转换节点,有效提升了有机玻璃球的抗旋转刚度,非线性分析表明结构具有较高的稳定性。第三,攻克了有机玻璃与不锈钢异种材料连接难题,研发了预埋不锈钢环的高强铰接节点,经足尺模型试验验证,其极限承载力达到设计载荷的6倍以上。第四,建立了包含围岩、结构及流体的精细化模型,通过两阶段分析法完成了考虑流固耦合效应的地下空间结构地震响应分析,验证了探测器抗震安全。最后,提出了液闪置换灌装法,通过同步控制液位高差与介质置换,确保了灌装全过程的结构受力安全。
  • [1] Tanabashi M,Hagiwara K,Matsuzaki S,et al. Review of particle physics[J]. Physical Review D,2018,98(3):030001.
    [2] 曹俊. 大亚湾与江门中微子实验[J]. 中国科学:物理学·力学·天文学,2014,44(10):1025-1040.
    [3] JUNO Collaboration. JUNO central detector technical design report:JUNO-TDR-CD-001[PP/OL]. arXiv,(2020-05-18)[ 2026-08-07]. https://arxiv.org/abs/2005.08745.
    [4] 王元清,王综轶,杜新喜,等. 超大型中微子探测器有机玻璃球与不锈钢网壳方案的设计优化分析[J]. 工程力学,2016,33(3):10-17.
    [5] 张高明,刘枫,宋涛,等. 江门中微子实验中心探测器主体结构方案研究[J]. 钢结构(中英文),2020,35(9):1-9.
    [6] 李华峰,朱忠义,束伟农,等. 江门中微子实验中心探测器主体不锈钢结构设计研究[J]. 建筑结构,2018,48(20):92-97.
    [7] 王元清,郑宝锋,舒赣平,等. 结构用有机玻璃的力学性能及其工程应用[J]. 建筑结构,2023,53(8):1-6.
    [8] 胡彧,周凡,郑晨超,等. 有机玻璃在液体闪烁体环境中的老化研究[J]. 塑料工业,2016,44(4):81-84.
    [9] Zhou F,Hou S J,Qian X H,et al. Creep behavior and lifetime prediction of PMMA immersed in liquid scintillator[J]. Polymer Testing,2016,53:323-328.
    [10] Wang Z Y,Liu Y H,Zhang B L,et al. Creep and fatigue life prediction of bulk-polymerized spliced acrylic[J]. Buildings,2025,15:3677.
    [11] Qian X H,Ma X Y,Heng Y K,et al. Structure design and compression experiment of the supporting node for JUNO PMMA detector[J]. Radiation Detection Technology and Methods,2020,4:345-355.
    [12] Qian X H,Ma X Y,Heng Y K,et al. Design and experiment of high load-bearing acrylic connection node for the world’s largest acrylic spherical vessel[J]. Materials Research Express,2023,10(6):065303.
    [13] 李华峰. 江门中微子实验(JUNO)中心探测器结构在浮力下的整体稳定性研究[J]. 建筑结构,2021,51(20):76-81.
    [14] 陈厚群. 搞拱坝抗震安全[M]. 北京:中国电力出版社,2011.
    [15] 广东省地震工程勘测中心. 江门中微子试验站配套基建工程项目工程场地地震安全性评价报告[R]. 2014:138.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  10
  • HTML全文浏览量:  4
  • PDF下载量:  0
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2026-08-07

目录

    /

    返回文章
    返回