歐洲大型強子對撞機“兼職”為居民供暖

　　大型強子對撞機（LHC），一聽名字就是十分高冷的存在。在普通人心中，這個忙著把各種粒子撞得稀碎的裝置，大概只會和頂尖物理學(xué)家發(fā)生聯(lián)系。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(xué)裝置將嘗試為周邊居民供暖。

　　當(dāng)?shù)貢r間7月23日，歐洲核子研究中心（CERN）宣布，已經(jīng)與法國地方當(dāng)局簽署一份協(xié)議，考慮對LHC產(chǎn)生的熱能進(jìn)行回收利用，從2022年起提供給附近的費內(nèi)—伏爾泰社區(qū)用于冬季供暖。

　　把小循環(huán)變成大循環(huán)

　　研究粒子的科學(xué)裝置，如何為居民供暖？這得從LHC產(chǎn)生的熱量說起。

　　“LHC是世界上最大的科學(xué)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(huán)形正負(fù)電子對撞機（CEPC）加速器負(fù)責(zé)人高杰接受科技日報記者采訪時說，這樣大功率的科學(xué)裝置在運行時會產(chǎn)生大量熱量。

　　要保持科學(xué)裝置處于適宜的工作溫度，就需要冷卻系統(tǒng)。

　　CERN能源協(xié)調(diào)員塞爾日⋅克勞德介紹，CERN的很多系統(tǒng)和裝置都使用水進(jìn)行冷卻：首先將冷水注入冷卻管道，產(chǎn)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(xiàn)在的冷卻管道是小循環(huán)，熱量會在冷卻塔中散失掉；如果將冷卻管道變成大循環(huán)，把流出的熱水導(dǎo)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(dǎo)出到費內(nèi)—伏爾泰社區(qū)目前正在建設(shè)的一個供暖系統(tǒng)。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。

以上圖片來自于 CERN

　　高杰分析，由于供暖用水一般是循環(huán)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(nèi)—伏爾泰社區(qū)的管道建設(shè)工作已經(jīng)開始，預(yù)計2021年將進(jìn)行熱能回收系統(tǒng)初期測試，2022年費內(nèi)—伏爾泰社區(qū)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(dá)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?zé)嵩矗啾雀邷責(zé)嵩?，回收利用的技術(shù)難度較大。CERN官網(wǎng)提供的示意圖顯示，供熱管道可能會采用地?zé)崽结樤O(shè)備保存熱量，減少管道的溫度波動。

　　克勞德介紹，目前CERN已經(jīng)進(jìn)行多項研究并發(fā)現(xiàn)，LHC的2號實驗點、5號實驗點等也可用來為附近社區(qū)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(jīng)成為新的課題，也是未來發(fā)展趨勢。”高杰介紹，科學(xué)家正在研討設(shè)計多種方法，將大型對撞機產(chǎn)生的高溫?zé)崮芑虻蜏責(zé)崮苁占饋?，充分實現(xiàn)能源回收利用。

　　除了利用冷卻管道，科學(xué)家還提出一種大膽的設(shè)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(chǎn)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(xué)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(xiàn)“綠色對撞機”。