Un espace pour DUNE - une expérience de physique révolutionnaire

En tant que concepteur principal des installations conventionnelles du site éloigné de la LBNF, l'Arup supervise la conception des cavernes des cryostats et des installations auxiliaires, y compris une salle de contrôle et une caverne centrale pour la distribution cryogénique et électrique, les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation, et les systèmes informatiques. En outre, nous dirigeons la conception de l'infrastructure qui achemine l'argon, l'énergie et les systèmes informatiques et de communication nécessaires pour alimenter les opérations du site Far depuis la surface. Notre équipe a également conçu une série d'améliorations au niveau de la surface nécessaires pour faciliter le projet.

Qu'est-ce que la LBNF ?

La Long Baseline Neutrino Facility (LBNF) accueillera la Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), une expérience phare internationale hébergée par le Fermilab du ministère de l'énergie, qui aidera les physiciens à percer les mystères des neutrinos, l'une des particules subatomiques les plus minuscules et les plus insaisissables de l'univers.

Malgré son nom, la LBNF n'est pas une mais deux installations - LBNF Near Site et LBNF Far Site - qui, ensemble, fournissent l'infrastructure nécessaire au fonctionnement de DUNE. Le LBNF Near Site, situé au Fermilab à Batavia, dans l'Illinois, fournira "le faisceau de neutrinos à haute énergie le plus intense au monde", alimenté par le nouvel accélérateur de particules Proton Improvement Plan-II (PIP-II). Ce faisceau sera envoyé à 800 miles à travers la terre jusqu'au site lointain de la LBNF, situé dans l'installation souterraine de recherche de Sanford (SURF) à Lead, dans le Dakota du Sud. Lorsque le faisceau arrivera à SURF, il sera intercepté par un détecteur DUNE situé à près d'un kilomètre sous la surface.

Utiliser l'expertise en matière de creusement de tunnels pour enlever 800 000 tonnes de roche

L'une des principales tâches de l'Arup dans le cadre de ce projet a été de trouver la meilleure approche pour l'excavation et l'enlèvement des 800 000 tonnes de roche qui doivent être extraites pour faire de la place aux trois énormes cavernes du Site Lointain. L'excavation d'un tel volume de roche à près d'un kilomètre sous terre, son transport jusqu'à la surface et son acheminement jusqu'à son emplacement final constituent une entreprise monumentale. La tâche est d'autant plus compliquée que le nombre de puits et de tunnels (appelés "galeries") disponibles pour acheminer les matériaux à l'intérieur et à l'extérieur de l'installation est limité, ce qui fait que le processus de construction s'apparente à la construction d'un navire dans une bouteille. L'équipe de l'Arup s'est appuyée sur les connaissances acquises lors de travaux de creusement de tunnels souterrains pour des projets ferroviaires et d'autres installations scientifiques et énergétiques pour faire face aux conditions extrêmes du site éloigné de la LBNF et rendre l'excavation et l'enlèvement des matériaux aussi sûrs et efficaces que possible.

L'équipe a commencé par cartographier, scanner et forer pour recueillir des données détaillées sur les conditions du site. Ces données ont ensuite été utilisées pour créer un modèle de sol 3D robuste et très précis, capable de modéliser le mouvement et le comportement des roches pendant et après l'excavation. Les informations tirées du modèle ont permis à notre équipe de concevoir un système de soutien permanent du sol compatible qui garantit des conditions stables pendant toute la durée de vie de l'installation.