2026年超重力离心模拟与实验装置国家重大科技基础设施项目实施方案

2026/07/122026年超重力离心模拟与实验装置国家重大科技基础设施项目实施方案汇报人：xxxCONTENTS目录01

项目建设背景与战略意义02

项目总体目标与核心任务03

核心装置与实验平台设计方案04

项目实施进度安排05

核心技术攻关方案06

投资管控与综合效益分析项目建设背景与战略意义01国家重大科技基础设施发展战略要求服务国家重大战略需求导向聚焦能源安全、生态保护、防灾减灾等国家核心战略领域，超重力离心模拟与实验装置需提供关键技术支撑，解决深部资源勘探、重大工程抗震等"卡脖子"问题。构建多学科交叉融合平台整合地质、土木、水利等多学科资源，打造开放共享的实验研究载体，2026年计划开展不少于15项跨学科联合实验项目，推动前沿理论突破。强化国际合作与标准引领对接国际超重力研究前沿，与全球5家顶尖科研机构建立长期合作机制，主导制定2项超重力实验领域国际标准，提升我国在该领域的话语权。支撑科技成果产业化应用建立实验成果转化绿色通道，2026-2030年计划推动不少于8项超重力技术成果落地转化，助力相关产业升级，预计带动产值超50亿元。全球超重力装置领域发展现状欧美发达国家装置布局与技术领先性

美国、德国等国家已建成10台以上超重力离心装置，其中美国劳伦斯伯克利国家实验室的装置最大离心加速度达1000g，可开展深部地质、航空航天材料等多领域实验。日韩装置的精细化应用特色

日本、韩国聚焦超重力技术在土木工程、环境修复领域的精细化应用，日本京都大学的装置配备实时监测系统，可实现毫米级精度的实验数据采集。发展中国家装置建设的追赶态势

印度、巴西等发展中国家近5年新增超重力装置6台，主要围绕资源勘探、农业工程等本土需求布局，装置最大离心加速度可达500g。我国建设大科学装置的需求分析

前沿基础研究突破需求当前地球系统科学、深部物质科学等前沿领域研究进入瓶颈，超重力离心模拟装置可实现1000g以上超重力环境模拟，填补极端条件下实验研究的空白，支撑我国在相关基础研究领域取得原创性突破。

国家重大工程建设支撑需求我国川藏铁路、深地油气开发、高坝工程等重大工程面临复杂地质条件挑战，超重力离心模拟装置可精准模拟工程长期受力与演化过程，为工程安全评估、优化设计提供关键实验数据，降低工程建设风险。

国际科技竞争格局应对需求全球已有美国、德国等国家建成多台大型超重力装置，我国目前超重力实验能力存在差距，建设该装置可提升我国在极端环境实验领域的国际话语权，吸引全球顶尖科研团队合作，增强我国科技竞争力。

高端科研人才培养需求超重力离心模拟装置作为复杂科研平台，可培养一批具备极端条件实验设计、数据分析能力的复合型科研人才，为我国未来大科学装置研发与应用储备核心力量。本项目对前沿科技突破的核心价值

01支撑深部资源勘探技术突破可模拟地下1000米以上超深层地质环境，为油气、矿产资源勘探提供精准实验数据，预计推动我国深部资源勘探成功率提升20%以上。

02助力极端环境材料研发创新可模拟高温、高压、高腐蚀等极端工况，为航空航天、深海装备等领域特种材料研发提供测试平台，缩短新材料研发周期30%。

03推动地球系统科学基础研究实现对地震、滑坡等地质灾害发生过程的精准模拟，为地球动力学、灾害预防等基础研究提供关键实验支撑，填补国内超重力模拟研究空白。

04赋能先进制造工艺优化升级可模拟超重力环境下的铸造、焊接等制造过程，为高端装备制造工艺优化提供实验依据，提升关键部件成品率至99%以上。2026年项目前期工作进展汇总

核心设备研发制造进度截至2026年7月12日，项目核心超重力离心机主机制造完成率达85%，关键轴承、驱动系统等核心部件已完成实验室性能测试，各项指标满足设计要求。

场地基建工程推进情况项目主体实验楼桩基施工已全部完成，地下室结构封顶率达90%，配套动力站、数据中心等附属设施建设进度超前10个百分点，预计2026年10月完成主体封顶。

科研团队组建与课题筹备已完成由12名院士、35名行业领军人才领衔的科研团队组建，首批18项重点实验课题通过专家论证，涵盖岩土工程、地质灾害模拟等6大研究方向。

国际合作与技术对接成果与美国、日本等5个国家的超重力研究机构签署合作协议，引进3项国际先进实验技术，完成2次跨国技术研讨会，为项目技术体系搭建提供支撑。项目总体目标与核心任务02项目总体建设目标核心装置性能突破目标建成具备1500g·t超重力容量、模拟精度达98%以上的多台套核心实验装置，成为全球超重力模拟能力领先的科研平台。学科领域覆盖拓展目标实现岩土工程、地质灾害、航空航天、材料科学等8大领域的全场景模拟覆盖，支撑不少于50项国家级重大科研项目开展。科研服务能力提升目标建成开放共享的实验服务体系，年服务科研团队不少于120个，对外提供实验时长不低于8000小时，产出高水平科研论文不少于60篇/年。人才培养与平台建设目标打造超重力领域国家级人才培养基地，培养硕博研究生不少于50名/年，建成集实验、研发、转化于一体的综合性创新平台。核心科学实验任务梳理01地质灾害演化机制模拟实验开展地震、滑坡、泥石流等多场景耦合模拟，设置1000g-5000g超重力梯度，获取灾害孕育-发生-扩展全周期数据，为地质灾害预警提供核心参数。02深海工程结构安全性能测试模拟深海10000米水压环境与超重力场叠加效应，对深海钻井平台、海底管线等构件进行疲劳强度测试，累计完成20组极端工况下的结构耐久性实验。03先进材料微观性能调控实验利用超重力场调控材料结晶过程，针对航空航天用高温合金、半导体晶圆开展实验，已实现材料晶粒尺寸均匀度提升30%的阶段性成果。04碳中和相关固碳技术验证实验模拟地下储碳库超高压超重力环境，对CO₂矿物封存、煤层气驱替等技术进行长期稳定性验证，计划完成5组为期180天的连续模拟实验。核心工程建设任务分解超重力主机系统建设完成150gt级超重力主机的研发与安装，配备高精度转速控制系统，转速稳定精度达±0.01rpm，预计2027年12月完成主机调试。多领域实验舱搭建建设地质灾害、岩土工程、航空航天等5个专用实验舱，每个实验舱配备独立的环境模拟系统，可实现-20℃至80℃的温度调控。配套测控与数据平台开发搭建实时测控与大数据分析平台，数据采集频率最高可达1000Hz，具备超10PB级数据存储能力，满足多实验并行数据处理需求。实验辅助设施建设建设超重力实验样品制备中心、设备维护车间等辅助设施，总面积达2000㎡，配备高精度加工设备，保障实验样品制备精度达±0.001mm。核心技术指标要求说明超重力离心机本体性能指标离心机最大离心加速度需达到1000g，有效载荷不小于15吨，转速控制精度±0.1rpm，持续稳定运行时间不低于72小时，满足大尺度岩土工程模拟需求。模型试验环境模拟指标可实现温度范围-20℃至80℃、湿度30%至95%的环境调控，具备地震荷载、渗流场等多场耦合模拟能力，荷载施加精度达到±0.5%。数据采集与分析系统指标配备不低于200通道的高速数据采集系统，采样频率最高可达10kHz，数据存储容量≥10TB，具备实时数据分析与可视化输出功能。设备可靠性与安全性指标设备整体可靠性≥99%，设置三重安全防护机制，包含超速预警、过载保护、应急停机系统，响应时间≤0.1秒，保障实验过程安全可控。核心装置与实验平台设计方案03主超高速离心机系统总体设计

核心转速与载荷参数设计设计最高转速达15000r/min，最大离心加速度等效1000g，可承载10吨级实验试样，满足岩土、地质多领域超重力模拟需求。

驱动与控制系统架构采用永磁同步电机驱动方案，搭配全数字闭环控制系统，转速控制精度达±0.1r/min，实现实验过程的稳定精准调控。

安全防护体系设计设置三重安全防护机制，包含过载预警、紧急制动、高强度舱体防护，可在0.5秒内完成停机操作，保障实验人员与设备安全。

模块化结构布局采用模块化设计，将驱动单元、实验舱体、数据采集系统拆分独立模块，便于设备维护升级，模块更换时长缩短至4小时以内。多学科适配实验模组设计

岩土力学专属模组设计配备最大承载量达500kN的加载系统，可模拟1000米深度地层应力环境，满足滑坡、地基沉降等岩土灾害模拟需求。

土木工程专项模组配置设置高精度位移监测单元，监测精度可达0.01mm，可开展超高层建筑基础、大跨度桥梁结构的长期耐久性模拟实验。

环境科学适配模组研发集成密闭式渗流循环系统，可实现污染物在不同岩土介质中的运移模拟，模拟周期最长可达180天，支撑地下水污染治理研究。

跨学科协同模组搭建开发模块化接口，可实现岩土、土木、环境等学科模组的快速切换与组合，切换时间不超过2小时，满足交叉学科实验需求。深部岩土力学与工程超重力实验平台

平台核心技术参数平台配置最大离心加速度达1500g的超重力离心机，有效实验半径8米，可承载最大实验载荷5吨，满足深部岩土力学多尺度模拟需求。

深部岩土力学模拟实验体系构建涵盖深部高地应力、高温、高渗透压环境的模拟系统，可开展深部岩体变形破坏、油气储层渗流、地下工程稳定性等多类实验。

工程应用服务方向聚焦深部矿产开采、深部地下空间开发、核电地下工程等领域，为重大工程提供岩土力学参数测试、灾害风险预判等技术支撑。

数据集成与分析能力配套多通道实时数据采集系统，可同步获取应力、应变、位移等12类核心数据，结合AI分析模型实现实验结果的智能化解读与预测。先进材料超重力改性与表征实验平台超重力改性核心实验系统搭建最大离心加速度达1000g的多工位超重力反应装置，可实现金属基、陶瓷基等多种先进材料的快速改性，年实验处理能力达500批次以上。原位表征测试分析模块配备同步辐射X射线、高分辨电子显微镜等原位表征设备，可实时监测超重力环境下材料微观结构演化，测试精度达0.1纳米级。智能数据管理与仿真系统构建材料改性数据库与多物理场仿真模型，已收录超1000组超重力改性实验数据，可实现材料改性效果的精准预测，预测准确率达92%。能源地质与资源开发超重力实验平台

01平台核心实验能力定位聚焦深层油气、页岩气等非常规能源开发，可实现最高1000g超重力场模拟，还原地下复杂应力场与流体运移环境。

02多尺度能源地质模拟系统搭建从微米级岩心到米级储层的多尺度实验体系，2026年已完成3组深层砂岩储层超重力驱替实验，数据误差控制在5%以内。

03资源开发技术验证模块配套压裂、酸化等开发技术模拟装置，可开展超重力环境下新型压裂液性能测试，已为3家能源企业提供技术验证服务。

04实验数据智能分析系统构建超重力实验数据AI分析模型，可实时处理每秒1000+组实验参数，实现储层产能预测精度提升至92%。环境过程与污染治理超重力实验平台平台核心实验系统构成平台搭载3台超重力离心机，最大离心加速度可达1000g，配套烟气净化、废水处理等8套专项实验装置，可实现多类型环境污染物的模拟处理。污染治理模拟实验能力可开展高浓度有机废水深度处理、工业烟气多污染物协同脱除等实验，单次实验污染物处理量可达50L/h，处理效率较常规工艺提升40%以上。环境过程机制研究功能配备高精度在线监测系统，可实时采集超重力环境下污染物迁移、转化的关键参数，为解析复杂环境过程的微观机制提供数据支撑。产学研协同应用模式已与12家环保企业、科研机构建立合作机制，每年可承接20余项技术研发项目，推动超重力污染治理技术的产业化转化。公共支撑与配套辅助系统设计

高精度数据采集与传输子系统搭建涵盖力、位移、温度等多维度的采集网络，采用10Gbps光纤传输链路，确保实验数据采集精度达0.01%，传输延迟控制在10ms以内，满足超重力实验的实时数据需求。

智能环境调控子系统构建恒温恒湿、防震隔噪的实验环境空间，温度控制精度可达±0.1℃，湿度波动范围≤2%，配备三级防震基座，将外界振动干扰降低至10μm以下，保障实验稳定性。

全流程安全管控子系统集成门禁、视频监控、设备状态监测三重安全防护，设置7×24小时智能预警机制，当设备参数超出阈值时，可在3秒内启动应急停机程序，全年安全事故发生率目标控制为0。

实验资源共享管理子系统开发线上预约与资源调度平台，实现实验设备、场地的高效统筹分配，预计每年可支撑跨学科实验项目120余项，设备利用率提升至85%以上，促进科研资源最大化利用。项目实施进度安排042026年下半年关键实施节点核心设备进场安装节点2026年8月31日前完成超重力离心机主机及配套加载系统的进场验收与安装启动工作，确保设备安装精度误差控制在0.1‰以内。实验舱体密闭性测试节点2026年10月15日前完成高低压实验舱体的全工况密闭性测试，通过1.2倍设计压力下72小时不间断承压检测，保障实验环境稳定性。系统联调试运行节点2026年11月30日前完成设备、测控、数据采集系统的全链路联调，启动为期15天的模拟试运行，试运行成功率需达到98%以上。项目预验收筹备节点2026年12月20日前完成预验收资料汇编、现场整改及专家邀约工作，为2027年1月的正式预验收做好全面准备。全周期分阶段实施计划单击此处添加正文

前期筹备阶段（2026年7月-2026年12月）完成项目最终设计方案评审，落实建设用地120亩，完成核心设备供应商招标，签订总金额达8.5亿元的采购合同。主体建设阶段（2027年1月-2029年6月）完成超重力离心机主机、模型试验系统等核心设施搭建，同步开展配套实验室装修，累计完成投资占比达75%。调试与试运行阶段（2029年7月-2030年6月）开展设备空载、负载调试，完成3项典型岩土工程模拟试验验证，邀请行业专家进行性能鉴定，形成试运行报告。正式运营阶段（2030年7月起）面向全国科研机构、高校开放共享，年承接试验项目不少于50项，每年产出高水平科研论文不少于20篇，打造国家级超重力研究创新平台。关键里程碑节点管控方案

里程碑节点分级设置将项目里程碑划分为一级、二级、三级节点，其中一级节点含装置主体结构封顶、核心设备安装完成等5项，二级节点涵盖23项细分任务，三级节点细化至97项具体工作内容。

节点管控责任体系建立"项目总指挥-专项负责人-现场执行人"三级责任链条，每个里程碑节点明确对应责任主体，签订责任书，确保管控责任落地到人。

节点进度跟踪机制采用周汇报、月复盘、季评审的跟踪模式，运用项目管理系统实时更新节点进度，一旦出现滞后风险，立即启动预警与整改流程，2026年上半年已完成3项一级节点，进度符合预期。

节点验收标准制定针对每个里程碑节点制定量化验收标准，如核心设备安装节点需满足安装精度误差<0.02mm、设备运行稳定性达标率>99%等硬性指标，验收通过后方可推进下一阶段工作。进度偏差调整保障机制实时偏差监测预警机制依托项目数字化管理平台，对设备制造、土建施工等关键节点进度进行每旬监测，偏差超5%立即触发红牌预警，2026年上半年已完成3次精准预警。多部门协同调度机制建立由业主方、施工方、监理方及设备供应商组成的周调度会议制度，针对偏差问题24小时内形成整改方案，截至2026年7月已协调解决12项进度滞后问题。资源动态补给保障机制预留总预算的8%作为进度调整应急资金，同时与3家备用施工单位、2家核心设备厂商签订应急供货协议，确保偏差出现后72小时内补充到位所需资源。偏差调整效果复盘评估机制每次偏差调整完成后10日内开展复盘评估，形成《进度偏差调整效果报告》，截至2026年7月已完成8次复盘，优化调整流程效率达22%。核心技术攻关方案05现有核心技术瓶颈分析

超重力场精准调控技术瓶颈当前超重力场调控精度仅能达到±2%，无法满足地质灾害模拟等场景对±0.5%精度的需求，且长期运行时场强稳定性衰减率超过8%/年。

大型模型承载与驱动技术瓶颈现有装置最大承载模型重量仅为12吨，难以支撑1:1比例的大型桥梁、边坡工程模拟，驱动系统响应延迟超过0.3秒，无法还原瞬态灾害过程。

多场耦合实时监测技术瓶颈现有监测系统仅能实现单一物理场数据采集，多场耦合数据同步误差超过150毫秒，且极端超重力环境下传感器存活率不足60%。

数据处理与仿真适配技术瓶颈超重力实验数据量可达10TB/次，但现有处理平台算力仅能支撑5TB以内数据的实时分析，仿真模型与实验数据的匹配度不足75%。自主研发攻关路线图核心装备自主研发阶段（2026-2027年）聚焦超重力离心机主机核心部件，完成150g-ton级离心机转臂、驱动系统的自主设计与试制，实现关键零部件国产化率90%以上。实验系统集成攻关阶段（2028-2029年）开展多物理场耦合实验系统集成研发，突破高温高压环境模拟、实时数据采集等技术瓶颈，建成3套具备国际领先水平的实验子系统。应用验证与优化升级阶段（2030-2031年）依托重大工程开展超重力模拟实验验证，完成装置整体性能优化，形成可面向全国科研机构开放共享的服务能力，年服务实验项目不少于50项。产学研联合攻关组织机制

多主体协同决策机制建立由高校科研团队、企业技术部门、行业专家组成的联合决策委员会，每季度召开专题会议，针对超重力装置核心技术难题共同制定攻关方向与实施路径。

项目分工与责任落实机制明确高校负责基础理论研究与核心部件设计，企业承担工程化制造与系统集成，科研机构开展性能测试与标准制定，签订三方责任状，确保各环节任务按时完成。

资源共享与利益分配机制搭建跨主体资源共享平台，开放高校实验室、企业中试基地、科研机构测试设备；制定按技术贡献度与成果转化率分配利益的方案，专利收益高校、企业、科研机构按4:4:2比例划分。

动态考核与激励机制每半年开展一次攻关进度考核，对提前完成任务的团队给予10%-15%的额外经费奖励；对核心技术突破人员，优先推荐申报国家级人才项目与行业奖项。投资管控与综合效益分析06总投资估算与资金分配方案

项目总投资估算本项目总投资估算为18.5亿元，涵盖装置建设、科研设备购置、配套设施搭建及前期科研投入等全流程费用。

中央财政资金分配中央财政拟拨付12亿元，占总投资的64.86%，主要用