Cool Copper Colliderはヒッグス工場設計の中で最も環境に優しいと研究結果 – Physics World

計画中のヒッグス工場の運営を変更すれば、エネルギー効率が大幅に向上する可能性があるが、施設全体の二酸化炭素排出量に最も大きな影響を与えるのは建設である。 それが結論です 分析の 潜在的な環境への影響について クールなコッパーコライダー (C³) – CERN の後継案 大型ハドロン衝突型加速器 (LHC)。

ヒッグス粒子の発見を受けて 2012年にLHCで素粒子物理学者らは、ヒッグス粒子や他の粒子の特性をより詳細に調査できるように、電子を陽電子で粉砕するいわゆるヒッグス工場の建設を計画している。

現在、XNUMXつの提案があり、 国際リニアコライダー (ILC) 日本では、C³ そしてCERNベースの コンパクトリニアコライダー (CLIC) すべて線形加速器に基づいています。 の 未来の円形コライダー (FCC-ee) CERN および 中国電子陽電子衝突型加速器 一方、中国の (CEPC) は円形衝突型加速器です。 C³ によって提案された新しいコライダー設計です。 SLAC国立加速器研究所 アメリカ合衆国で。

研究者らは、一般に、線形加速器は円形の設計よりも環境に優しいことを発見しました。 これは、コンパクトなサイズにより構造が簡素化され、必要な材料の量が削減されるためです。 実際、将来の円形加速器のトンネル長は 100 km に近づきますが、線形加速器の長さは約 10 km です。

この 10 倍の長さの違いにより、二酸化炭素排出量が大きいコンクリートの使用が大幅に削減されますが、建設方法もより単純になります。 全体として、チームは、FCC と CEPC のためのメイントンネルの建設により、約 578 キロトンと 638 キロトンの二酸化炭素相当量 (COXNUMX) が生成されるだろうと述べています。₂e) それぞれ、73 および 144 キロトンの CO と比較₂e CLIC および C のメイン トンネル用³それぞれ。

新しい議論

提案された衝突型加速器の全体的な動作エネルギー消費量に関しては、CEPC が最も高く、CLIC が最も低く、他の XNUMX つは同様であることがわかりました。 この分析は、電力消費量、予想される稼働年数、年間の粒子衝突などの要素に基づいています。 研究者らはまた、太陽光発電施設などの専用の再生可能エネルギー施設により、将来の衝突型加速器で使用される電力の炭素強度の約半分を削減できる可能性があると推定している。

SLAC 素粒子物理学者 カテリーナ・ヴェルニエリ と同僚らは、科学的影響が環境コストと環境努力とのバランスをとることも重要であると主張している(PRXエネルギー 2 047001）。 CLIC は全体的な二酸化炭素排出量が最も低くなりますが、CLIC は C³ 物理出力の点で最も環境に優しいものとなるでしょう。 これは、CLIC と同様の環境フットプリントを持ちながら、ヒッグス粒子の特性を正確に決定できるためです。

経済的コストだけでなく、環境への影響も考慮する必要がある

カテリーナ・ヴェルニエリ

研究チームは、将来のヒッグス工場の二酸化炭素への影響を軽減する最も簡単な方法は、電力使用量を削減することであることを発見しました。 彼らの分析は、ビームを駆動する電磁場の生成に関与するクライストロンの働きを調整するだけでなく、バ​​ンチの間隔を減らすなどのビーム自体の構造を調整することで、C のエネルギー消費を削減できる可能性があることを示しています。³ たとえば、ビームは約40％減少します。

CERN は、将来の円形コライダーに関するさらなる作業を承認しますが、最終決定を遅らせます

ヴェルニエリ氏は、膨大な費用と環境への影響を考慮すると、物理学プロジェクトの持続可能性を研究することは新しいが必要な分野であると述べています。 「私たちは経済的コストだけでなく、環境への影響という観点からも考える必要があります」と彼女は言い、少なくとも素粒子物理学の二酸化炭素排出量を検討する「まったく新しい議論」が現在行われていると付け加えた。

研究者らはまた、ヒッグス工場としての作業が完了したら、CERNがFCCトンネルを高エネルギーハドロン衝突型加速器として再利用する計画であることも注目に値すると述べている。 しかし、これは、炭素コストを伴う新しいビームラインインフラストラクチャが必要になるため、必ずしも明確な気候変動の勝利とは言えません。 研究チームは、FCCトンネルを再利用することで起こり得る気候上の利点を判断するには、詳細なライフサイクル分析が必要であると述べているが、これはこの研究の範囲を超えている。

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/cool-copper-collider-most-environmentally-friendly-among-higgs-factory-designs-finds-study/