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    【科技日報】“兼職”為居民供暖 歐洲大型強子對撞機不再“高冷”
    2019-07-25|文章來源:科技日報 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”。

      (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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