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【科技日报】“兼职”为居民供暖 欧洲大型强子对撞机不再“高冷”
2019-07-25|文章来源:科技日报 刘园园 |【
 

  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家發生聯系。

  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”的科學裝置將嘗試爲周邊居民供暖。

  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産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,如何爲居民供暖?這得從LHC産生的熱量說起。

  “LHC是世界上最大的科學裝置之一,它在地下延伸27公裏,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)加速器負責人高傑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産生大量熱量。

  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,産生的熱水會被收集起來送入冷卻塔降溫,之後再次注入冷卻管道。

  “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。”高傑說。

  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。

  高傑分析,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並逐漸冷卻後,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,用来连接LHC 8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。

  高傑告訴科技日報記者,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已經進行多項研究並發現,LHC的2號實驗點、5號實驗點等也可用來爲附近社區提供熱能。同時他們還在考慮利用1號實驗點收集的熱能爲CERN總部所在地的建築供暖。

  “‘綠色對撞機’已經成爲新的課題,也是未來發展趨勢。”高傑介紹,科學家正在研討設計多種方法,將大型對撞機産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,充分吸收對撞機産生的熱量,再將材料搬運到需要使用能源的地方散熱。

  作爲國際直線對撞機(ILC)理事會理事,高傑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”。

  (原載于科技日報2019年7月25日第03版,http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2019-07/25/content_426383.htm?div=-1 )


 
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