“兼职”为居民供暖，欧洲大型强子对撞机不再“高冷”

科技日报记者 刘园园

大型强子对撞机（LHC），一听名字就是十分高冷的存在。在普通人心中，这个忙着把各种粒子撞得稀碎的装置，大概只会和顶尖物理学家发生联系。

    

不过，我们真得改变对它的刻板印象了——估计你很难想到，这个“高大上”的科学装置将尝试为周边居民供暖。

当地时间7月23日，欧洲核子研究中心（CERN）宣布，已经与法国地方当局签署一份协议，考虑对LHC产生的热能进行回收利用，从2022年起提供给附近的费内—伏尔泰社区用于冬季供暖。

把小循环变成大循环

研究粒子的科学装置，如何为居民供暖？这得从LHC产生的热量说起。

“LHC是世界上最大的科学装置之一，它在地下延伸27公里，功率是百兆瓦量级，也就是一亿瓦量级。”中科院高能物理研究所研究员、环形正负电子对撞机（CEPC）加速器负责人高杰接受科技日报记者采访时说，这样大功率的科学装置在运行时会产生大量热量。

要保持科学装置处于适宜的工作温度，就需要冷却系统。

CERN能源协调员塞尔日·克劳德介绍，CERN的很多系统和装置都使用水进行冷却：首先将冷水注入冷却管道，产生的热水会被收集起来送入冷却塔降温，之后再次注入冷却管道。

“现在的冷却管道是小循环，热量会在冷却塔中散失掉；如果将冷却管道变成大循环，把流出的热水导入附近居民家中，原本散失掉的热能就起到了供暖作用。”高杰说。

CERN就打算尝试第二种做法，它计划将LHC 8号实验点收集的部分热水导出到费内—伏尔泰社区目前正在建设的一个供暖系统。未来，最多将有8000位居民的家可以更低成本取暖，同时减少二氧化碳排放。

高杰分析，由于供暖用水一般是循环流动，流入居民家的水完成供暖使命并逐渐冷却后，仍将沿管道回到CERN，重新注入冷却管道——也就是说，供暖步骤代替了冷却塔。

“绿色对撞机”成新趋势

目前，用来连接LHC8号实验点和费内—伏尔泰社区的管道建设工作已经开始，预计2021年将进行热能回收系统初期测试，2022年费内—伏尔泰社区的部分居民就能享受上LHC提供的热能了。

“流出冷却管道的热水可达30摄氏度，这对于能源回收利用而言是非常有用的。”克劳德说。

高杰告诉科技日报记者，30摄氏度的冷却水属于低温热源，相比高温热源，回收利用的技术难度较大。CERN官网提供的示意图显示，供热管道可能会采用地热探针设备保存热量，减少管道的温度波动。

克劳德介绍，目前CERN已经进行多项研究并发现，LHC的2号实验点、5号实验点等也可用来为附近社区提供热能。同时他们还在考虑利用1号实验点收集的热能为CERN总部所在地的建筑供暖。

“‘绿色对撞机’已经成为新的课题，也是未来发展趋势。”高杰介绍，科学家正在研讨设计多种方法，将大型对撞机产生的高温热能或低温热能收集起来，充分实现能源回收利用。

除了利用冷却管道，科学家还提出一种大胆的设计方案：利用吸热性能强大，同时又不太容易散热的固体材料，充分吸收对撞机产生的热量，再将材料搬运到需要使用能源的地方散热。

作为国际直线对撞机（ILC）理事会理事，高杰向科技日报记者透露，由中国物理学家提出的CEPC计划，以及日本正在积极争取的ILC项目，未来运行功率都将是百兆瓦量级以上，二者都在考虑如何实现“绿色对撞机”。

来源：科技日报 文中图片来自网络

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编辑：陈小柒

审核：管晶晶

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