日本在地下1000米深处，储存了5万吨超纯水，20多年来目的何在

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深探超纯水的神秘世界：日本地下储存5万吨的科学之宝

超纯水，这个名字或许并不为人所熟悉，但它却是一种比蒸馏水、纯净水、矿泉水等水源都要纯净的特殊存在。

超纯水只含有氢原子和氧原子，毫无其他元素和杂质的污染，具备独特的物理和化学特性。本文将带领你深入探索这神秘的水源，并揭示日本为何在地下1000米深处，储存了5万吨超纯水，持续20多年的奥秘。

超纯水的制备过程与特性

首先，让我们来了解一下超纯水的制备过程。

它不是自然界中的产物，而需要经过复杂的工艺才能获得。超纯水不仅能去除水中的无机物、有机物、微生物等杂质，还能剥离水中的溶解空气和离子，其电阻率高达18.2兆欧姆·厘米，堪称绝缘体。此外，它还具备强大的溶解能力，可以溶解几乎一切与之接触的物质，包括金属和玻璃。然而，制备超纯水并非易事，需经历多个复杂步骤和设备：

1. 预处理： 初步过滤和消毒原始水，清除大颗粒杂质和细菌。

2. 反渗透： 利用半透膜分离原始水中的溶解物、胶体、微生物，得到低盐度的渗透水。

3. 电去离子： 使用阳极树脂和阴极树脂交换渗透水中的阳离子和阴离子，制得去离子水。

4. 混床： 利用混合树脂进一步去除去离子水中的微量离子和有机物，制得高纯度的混床水。

5. 超滤： 利用微孔滤膜去除混床水中的微生物、胶体和颗粒杂质，得到无菌无颗粒的超滤水。

6. 超声波： 利用高频声波将超滤水中溶解的空气振出，获得无气泡无空气的超声波水。

7. 紫外线： 利用紫外线照射超声波水，杀灭潜在的微生物并分解可能残留的有机物，制得无菌无有机物的紫外线水。

8. 超级混床： 使用特殊设计的混合树脂再次去除紫外线水中的微量离子和有机物，制得最终的超纯水。

制备超纯水是一个高度复杂且昂贵的过程，需要大量设备、能源和人力。一般来说，制备一升超纯水的成本在10元左右，而自来水成本不到0.01元。因此，超纯水并不适合日常生活，而是为特殊的科学和工业领域而生。

超纯水在高科技领域的应用

超纯水因其极高的纯度和特殊性质而被广泛应用于高科技领域，包括电子、医药、化工、航空和核能等领域。其中，最重要的应用之一就是用于中微子探测。

中微子是一种幽灵般的粒子，自然界最基本的之一，几乎与其他物质无互动。它们可以穿透地球和其他物体，速度接近光速。

中微子源于宇宙大爆炸、恒星核反应、超新星爆发等宇宙现象，携带着宇宙的秘密与信息。研究中微子有助于更好地理解宇宙的起源、结构和演化。

但中微子极难与其他物质相互作用，难以被探测。目前，利用超纯水作为探测介质成为主要方法。当中微子与超纯水中的氧原子发生反应时，会产生一种叫做切伦科夫辐射的微弱光。

这种光只有在黑暗和安静的环境中才能捕捉到，因此，巨大的超纯水容器在地下深处建造，上面装有数千个光电倍增管，用于记录切伦科夫辐射光。

日本的超纯水储存之谜

日本是最早也最成功地利用超纯水探测中微子的国家之一。在岐阜县的神冈矿山地下1750米处，建造了一个巨大的不锈钢容器，内部储存了

5万吨超纯水，这个容器被称为超级神冈探测器。

超级神冈探测器于1996年开始运行，并在2001年首次成功捕捉到太阳中微子。这一重大突破为日本物理学家小柴昌俊赢得了2002年诺贝尔物理学奖，同时也让世界更深入地认识了中微子。除了太阳中微子，这个令人印象深刻的装置还发现了大气中微子、超新星遗迹中微子等多种类型的中微子，为中微子的性质和行为研究提供了宝贵的数据。

然而，日本的超纯水探测技术面临着一些挑战和困难。一方面，制备和维护超纯水需要大量的资金和人力，同时容易受到外界的干扰和污染。另一方面，中微子的探测和分析需要极高的精确度和灵敏度，因此需要与其他国家和科研机构进行广泛合作和信息共享，以不断推进科学的边界。

总结来看，超纯水是一种珍贵的资源，虽然在日常生活中不常见，但在高科技领域，特别是中微子探测方面，发挥着关键作用。

日本储存5万吨超纯水的行动，旨在更深入地探索宇宙的奥秘，这是一项需要坚持与合作的伟大科学事业。通过不断研究和利用超纯水，我们或许能揭开更多关于宇宙和中微子的神秘面纱，迎来更多未知的发现。

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