“兼職”為居民供暖 歐洲大型“綠色對撞機”不再“高冷”

不過，我們真得改變對它的刻板印象了——估計你很難想到，這個“高大上”的科學裝置將嘗試為周邊居民供暖。

當地時間7月23日，歐洲核子研究中心(CERN)宣布，已經與法國地方當局簽署一份協議，考慮對LHC產生的熱能進行回收利用，從2022年起提供給附近的費內—伏爾泰社區用于冬季供暖。

把小循環變成大循環

研究粒子的科學裝置，如何為居民供暖?這得從LHC產生的熱量說起。

“LHC是世界上最大的科學裝置之一，它在地下延伸27公里，功率是百兆瓦量級，也就是一億瓦量級。”中科院高能物理研究所研究員、環形正負電子對撞機(CEPC)加速器負責人高杰接受科技日報記者采訪時說，這樣大功率的科學裝置在運行時會產生大量熱量。

要保持科學裝置處于適宜的工作溫度，就需要冷卻系統。

CERN能源協調員塞爾日·克勞德介紹，CERN的很多系統和裝置都使用水進行冷卻：首先將冷水注入冷卻管道，產生的熱水會被收集起來送入冷卻塔降溫，之后再次注入冷卻管道。

“現在的冷卻管道是小循環，熱量會在冷卻塔中散失掉;如果將冷卻管道變成大循環，把流出的熱水導入附近居民家中，原本散失掉的熱能就起到了供暖作用。”高杰說。

CERN就打算嘗試第二種做法，它計劃將LHC 8號實驗點收集的部分熱水導出到費內—伏爾泰社區目前正在建設的一個供暖系統。未來，最多將有8000位居民的家可以更低成本取暖，同時減少二氧化碳排放。

高杰分析，由于供暖用水一般是循環流動，流入居民家的水完成供暖使命并逐漸冷卻后，仍將沿管道回到CERN，重新注入冷卻管道——也就是說，供暖步驟代替了冷卻塔。

“綠色對撞機”成新趨勢

目前，用來連接LHC 8號實驗點和費內—伏爾泰社區的管道建設工作已經開始，預計2021年將進行熱能回收系統初期測試，2022年費內—伏爾泰社區的部分居民就能享受上LHC提供的熱能了。

“流出冷卻管道的熱水可達30攝氏度，這對于能源回收利用而言是非常有用的。”克勞德說。

高杰告訴科技日報記者，30攝氏度的冷卻水屬于低溫熱源，相比高溫熱源，回收利用的技術難度較大。CERN官網提供的示意圖顯示，供熱管道可能會采用地熱探針設備保存熱量，減少管道的溫度波動。

克勞德介紹，目前CERN已經進行多項研究并發現，LHC的2號實驗點、5號實驗點等也可用來為附近社區提供熱能。同時他們還在考慮利用1號實驗點收集的熱能為CERN總部所在地的建筑供暖。

“‘綠色對撞機’已經成為新的課題，也是未來發展趨勢。”高杰介紹，科學家正在研討設計多種方法，將大型對撞機產生的高溫熱能或低溫熱能收集起來，充分實現能源回收利用。

除了利用冷卻管道，科學家還提出一種大膽的設計方案：利用吸熱性能強大，同時又不太容易散熱的固體材料，充分吸收對撞機產生的熱量，再將材料搬運到需要使用能源的地方散熱。

作為國際直線對撞機(ILC)理事會理事，高杰向科技日報記者透露，由中國物理學家提出的CEPC計劃，以及日本正在積極爭取的ILC項目，未來運行功率都將是百兆瓦量級以上，二者都在考慮如何實現“綠色對撞機”。