中核集团近日宣布,中国北山实验室建设迎来重大里程碑。
全球首条连续小转弯大坡度螺旋斜坡道胜利贯通,标志着"斜坡道加三竖井加两层试验水平"的地下主体工程架构基本建成,这是我国在极硬岩低损高效掘进领域取得的世界级突破。
北山实验室是国家"十三五"规划纲要中列入的重大工程项目,也是重大核环保科学研究工程。
作为我国核燃料闭式循环科技创新体系的重要组成部分,该实验室建成后将填补我国在高放废物处置技术地下现场研发平台及设备的空白,为解决这一全球性科学难题提供关键的试验基础。
高放废物地质处置是世界各核电大国都在探索的难题,建立专业化的地下研究平台对于掌握核心技术具有重要意义。
项目经历了从立项到建设的重要阶段。
2019年,北山实验室经国家原子能机构批复立项,由中核集团核工业北京地质研究院作为建设单位组织实施。
2021年6月,项目正式开工建设。
同年10月,国际原子能机构在全球设立的首个高放废物地质处置协作中心落户核地研院,体现了国际社会对我国在该领域研究工作的认可。
本次贯通任务的完成离不开先进技术装备的支撑。
"北山1号"极硬岩掘进机是由核工业北京地质研究院联合中国铁建重工集团、中核第四研究设计工程有限公司、中铁十八局集团等国内外单位以及知名专家自主研发的重器。
自2023年1月正式掘进以来,这台掘进机历时1000多个日夜连续作业,成功完成全部7个255米小半径转弯段和8个直线段的施工,累计掘进近7000米。
其中最高日进尺达21.6米,最高月进尺达342米,创造了极硬岩层掘进的新纪录。
更为关键的是,"北山1号"在施工过程中实现了围岩开挖厘米级损伤控制,这意味着对岩体的保护达到了国际先进水平,为后续的科学研究创造了最优的地质条件。
工程建设与科研试验同步开展是北山实验室作为重大科研工程的突出特点。
核工业北京地质研究院坚持"强核心、大协作"的理念,联合国内外40多个科研机构和大学团队,以及中铁十八局、中核华兴等多家参建单位,成功实施了多项大型现场试验。
在这一过程中,研究团队获得了多项国际领先的创新成果,包括连续完整极硬岩高效破岩技术、小半径转弯高效掘进技术、连续单向小半径转弯高效出渣技术、三维螺旋掘进方向精准控制技术等。
这些创新技术有效解决了螺旋隧道长距离极硬岩高效掘进的难题,为我国乃至全球类似复杂工况下的地下工程建设提供了可复制、可推广的解决方案。
从技术难度看,北山实验室面临的"硬、弯、陡、深"四大世界级挑战得到了系统破解。
极硬岩层的破岩难度大,小半径转弯对掘进方向控制要求高,大坡度施工增加了安全风险,深部地质环境复杂多变。
通过"北山1号"掘进机的创新设计和精准操控,这些难题逐一得到解决,为我国掌握世界领先的完整极硬岩低损高效掘进技术奠定了坚实基础。
北山实验室的关键贯通,不只是一次工程节点的推进,更是面向长周期安全目标的能力积累。
高放废物处置是一项以科学为依据、以工程为载体、以责任为底线的系统工程,任何阶段性突破都需要在长期验证与持续迭代中接受检验。
把重大工程建设与关键技术攻关协同推进,夯实数据、标准与能力的“底座”,才能在更长时间尺度上回答“如何更安全”这一必须作答的命题。