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2021-06-18

科学中国人 2021年11期
关键词:脉动科考船钻机

世界最大“人造太阳”气体注入系统复合管道制造完成

4月10日,由中核集团中核二三公司承担的国际热核聚变实验堆(ITER)气体注入系统复合管道产品制造项目在广东惠州全部完成,最后一批产品将于近期运往法国。该项目的完成,是中核集团为ITER计划顺利推进及积极应对全球气候变化、推动人类可持续发展贡献中国智慧、中国力量的具体体现。

“人造太阳”是可控核聚变装置的俗称,是全球核聚变人一代代接力奔跑,致力于照亮人类未来的终极能源梦想。ITER是规模仅次于国际空间站的国际大科学工程计划。

ITER气体注入系统是我国首次承接的涉氚采购包。ITER气体注入系统复合管道主要为ITER装置提供等离子体运行、维护、控制和处理所需气体,同时为加热和诊断中性束提供氢气和氘气,为弹丸注入系统提供弹丸推进所需要的气体,并为聚变装置提供聚变功率紧急关闭功能。该系统是最高级别的真空部件,技术要求远高于目前国内的商业核电管道,对设计和生产制造提出了巨大挑战。

在中国国际核聚变能源计划执行中心的协助和推动下,中核二三公司联合核西物院、中国科学院合肥等离子体物理研究所等单位齐心协力,发挥各自优势,严格按照技术要求开展生产,按计划完成各批次生产制造工作,确保项目现场安装进度。

“海牛Ⅱ号”刷新世界深海海底钻机钻探深度

中国首台海底大孔深保压取芯钻机系统“海牛Ⅱ号”,于北京时间4月7日23时许在南海超2000米深水成功下钻231米,刷新世界深海海底钻机钻探深度。这一深海试验的成功,填补了中国海底钻探深度大于100米、具备保压取芯功能的深海海底钻机装备的空白,标志着中国在这一技术领域已达到世界领先水平。

“海牛Ⅱ号”海底大孔深保压取芯钻机系统是中国重点研发计划“深海关键技术与装备专项”课题,目标是研制作业水深不小于2000米,钻探深度不小于200米,保压成功率不小于60%,可有效满足中国海底天然气水合物(可燃冰)资源勘探的海底大孔深保压取芯钻机系统。

“海牛Ⅱ号”在南海超2000米深水成功下钻231米

“海牛Ⅱ号”钻机本体高7.6米,腰围10米,体重12吨,水下重量10吨,是目前中国水下重量最重的地质勘探科考设备。它采用全新的基于海底钻机绳索取芯技术的水合物保压取芯原理、保压取芯技术与工艺、轻量化设计技术,以及海底复杂地层智能钻进专家系统,使得钻探效率、取芯质量、保压成功率显著提高,钻机重量较国外同类钻机大幅减少,水下收放作业难度大幅降低。据悉,科研团队已把目光瞄向11000米水深的马里亚纳海沟,力争在未来几年内实现11000米级水深地质钻探取样,为揭示海沟扩张演化规律和独特的生态系统及生命过程演化规律提供利器。

中国学者提出约2.5亿年前生命大灭绝新机制

中国科学技术大学科研团队以高精度镍同位素分析为主要手段,对加拿大北极地区的晚二叠-早三叠地层进行了系统研究,提出了大量含镍气溶胶是导致距今约2.5亿年生命大灭绝重要因素的新观点。研究成果近日发表于国际综合学术期刊《自然-通讯》上。

据最近的精确年龄测试表明,西伯利亚大火成岩省在二叠纪末生命大灭绝事件的30万年前就已经开始喷发,因此大火成岩省喷发和生命灭绝的成因联系成为地球生物学领域未解的重要科学问题。经过对分布在加拿大北极地区Sverdrup盆地的Buchanan Lake剖面研究分析发现,Sverdrup盆地的镍同位素组成清晰地记录了从火山喷发、大气传输到海洋化学组成变化这一系统过程。

课题组研究认为,西伯利亚大火成岩省的喷发形成了大量含镍气溶胶,经过全球大气环流的传输沉降至海洋和陆地。大量含镍气溶胶沉降至海洋,消耗了海水中的氧气,造成海洋缺氧和酸化;大量含镍气溶胶沉降至陆地,不利于植物的光合和呼吸作用,限制植物的生长及其多样性,最后导致植物的死亡。

该研究不仅证明了镍在改变海洋和陆地环境方面的重要作用,而且为西伯利亚大火成岩省喷发和全球环境变化之间的成因联系搭建了桥梁。过去5.4亿年以来地球上共发生了5次生命大灭绝事件,该项研究是首次应用镍同位素解析生命灭绝过程中的剧烈环境变化,为理解生命和环境的相互作用提供了新的视角,也将会启发中外学者采取相同手段对其他重要地质历史转折时期生命和环境的相互作用开展广泛深入的研究。

我国第一艘万吨级海洋科考船开建

我国第一艘万吨级海洋科考船已进入建造阶段。日前,中国船舶集团旗下广船国际有限公司与广东智能无人系统研究院在南沙签订了由中国船舶第七〇八研究所研发设计的综合科学考察船建造采购合同。该船最大作业排水量达1.01万吨,将于2023年上半年建成,建成后将成为国内排水量最大、综合能力最强的海洋科学考察船。

该科考船采用全电力驱动、DP2级动力定位系统,配备360°全视野驾驶室。由于耐波性好、抗涌浪强,具备4级海况收放作业能力,只要平均海面波高不超过2米,它就可以开展大部分科考工作。同时,这艘船还满足B级冰区加强要求。据该船总设计师、中国船舶第七〇八研究所高级工程师尉志源介绍,这艘科考船的主要目标是深海,一般不考虑去极地,极地科考的任务还是由“雪龙”号担纲。

天琴RR型变星广泛分布于银河系各个系统内

这艘驶向未来的“万吨科考船”具备海洋综合科考能力,设有多波束、单波束、温盐深仪及测深仪等科考探测设备和支撑操作设备,可实现多学科海洋科学考察功能。“这艘船将采用一系列船型和装备创新技术,比如设置U型收放区、内置轨道滑移系统等,使科考船能够机动灵活地收放和装载科研设备,让操作过程更加平稳安全。”尉志源说,为了减少母船航行对科研数据采集的影响,“万吨科考船”将采用静音型推进系统、导流静音型侧推封闭系统,以解决以往科考船存在的侧推孔扰流、干扰声学作业等问题。

此外,该船还预留了多项科考装备的空间和接口,具备很强的科考拓展能力,可为多类型、全尺度科研设备提供试验保障,将科考与海洋工程的功能相融合,以适应和满足我国未来海洋科学考察的需要。

云南天文台发现特殊双星系统

中国科学院云南天文台官方网站4月2日发布消息称:近日,该天文台双星与变星研究团组科研人员发现并验证了一颗脉动周期快速减小的天琴RR型变星:大熊座AX。这是迄今为止人们所发现的场星环境下周期减小最快的天琴RR型变星。

天琴RR型变星是一类处于水平分支的贫金属小质量脉动变星,它们短周期、大变幅的脉动特征使其很容易被观测发现。正因为如此,它们是迄今为止发现数量最多的一类脉动变星,也拥有相对悠久的研究历史。天琴RR型变星广泛分布于银河系各个系统内,包括核球、厚盘、银晕、各种星团及场星环境,是研究银河系内老年恒星化学和动力学性质,以及小质量恒星演化的重要探针。

研究人员利用云南天文台凤凰山本部60厘米望远镜及丽江观测站中泰70厘米望远镜观测数据,对大熊座AX进行了多波段测光观测,并从多个巡天观测项目收集了其光变曲线数据。最终计算得到其脉动周期变化率为-7.75天/百万年。这个数值要比一般的天琴RR型变星周期变化率的绝对值高1~2个数量级。

此外,研究还发现,大熊座AX表现出有效温度偏高、短波段脉动振幅偏小、光变曲线缺少隆起、视向速度变化大等与一般天琴RR型变星不同的特性。种种表现都暗示着大熊座AX具有显著的双星性质,是一颗少见的双星演化脉动天体。

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