期刊-2025-12

世界容量最大超重力离心机启用

2025年12月26日

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2025年9月29日,国家重大科技基础设施——超重力离心模拟与实验装置在杭州迎来关键突破:其核心设备之一、世界最大容量离心机“CHIEF1300”正式开机运行。这套由我国完全自主研发的超重力大科学装置,能够营造超过地球重力千百倍的“超重力场”,实现“时空压缩”效应。

超重力离心模拟与实验装置由浙江大学牵头建设,包含三台离心机主机及六座实验舱的18台机载装置,覆盖边坡与高坝、岩土地震工程、深海工程、深地工程与环境、地质过程、材料制备等关键研究领域。此次启用的“CHIEF1300”,其1300g·t(重力加速度·吨,指在100倍重力加速度下有效负载达13吨)的容量,刷新了美国保持的1200g·t纪录。容量分别为1500g·t和1900g·t的另外两台离心机“CHIEF1500”和“CHIEF1900”正在紧锣密鼓地安装建设中。

科学家通常将地球表面9.8米每平方秒的重力加速度称为常重力,超出该数值则为超重力。例如坐过山车时人体承受的最大加速度会达到常重力的2倍,航天器发射时加速度可达常重力的4至5倍,太阳表面的重力场是常重力的28倍,而超重力离心模拟与实验装置离心机主机产生的超重力最大将达到常重力的1500倍。

“CHIEF1300”通过半径长约6.4米的一双巨臂挥舞,带动两个吊篮高速旋转产生的离心力,模拟出10倍到300倍于地球重力的“超重力场”。科学家借助这一实验环境,能在实验室中以微小尺寸和极短时间,模拟再现真实世界中需漫长岁月或巨大空间才能发生的地质演变、重大灾害和极端现象。在一系列预研实验中,研究团队已取得多项重要成果:在深海高压温控实验装置中,复现2000米深海的水压,试验深海海床中可燃冰开采的安全性;在超重力振动台中,模拟强震的地质危害,验证水电站坝基的抗强震设计;在造波、造啸及重力流实验装置中,推演4米高浪、20米海啸与海床的互相作用,为海上风电场选址提供参考;在超重力定向熔铸炉中,制备高铁接触网导线材料,具有缺陷少、强度高、延伸率大等性能……

从天空俯瞰,超重力离心模拟与实验装置呈现中央高、周边低的整体形态,白色的曲面屋顶配以红砖墙身,尽显科技张力和浙大文脉的传承。该装置建成后,将成为世界上超重力离心机容量最大、实验舱功能最强的多学科科学实验设施,具备全过程观测超重力环境下岩土体、地球深部物质、合金熔体等多相介质的物质运动规律等多项能力。