科技日報記者劉園園

　　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(fā)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(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(huán)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(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 LHC8 號實驗點收集的部分熱水導出到費內—伏爾泰社區(qū)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(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 LHC8 號實驗點和費內—伏爾泰社區(qū)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(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 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(fā)現，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’已經成為新的課題，也是未來發(fā)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”。

　　（科技日報北京 7 月 24 日電）

總結

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