힉스 공장 설계 중 가장 환경 친화적인 Cool Copper Collider, 연구 결과 발견 – Physics World

힉스 공장 설계 중 가장 환경 친화적인 Cool Copper Collider, 연구 결과 발견 – Physics World

타임 스탬프 : 15 년 2023 월 10 일 오전 09:XNUMX

제안된 Cool Copper Collider 빔 터널
냉각 실행: 분석에 따르면 미국 기반의 Cool Copper Collider가 건설될 경우 경쟁사인 Higgs 공장 설계에 비해 전체 탄소 배출량이 가장 낮을 것으로 나타났습니다. (제공: Emilio Nanni/SLAC 국립 가속기 연구소)

계획된 Higgs 공장의 운영을 변경하면 에너지 효율성이 크게 향상될 수 있지만, 건설은 시설의 전체 탄소 배출량에 가장 큰 영향을 미칠 것입니다. 그것이 결론이다 분석의 잠재적인 환경 영향에 대해 멋진 구리 충돌기 (C3) – CERN의 제안된 후계자 대형 Hadron Collider (LHC).

힉스 보존의 발견 이후 2012년 LHC에서 입자물리학자들은 힉스 보존과 기타 입자의 특성을 더 자세히 조사하기 위해 양전자로 전자를 충돌시키는 소위 힉스 공장을 건설할 계획입니다.

현재 XNUMX개의 제안이 있습니다. 국제 선형 충돌기 (ILC) 일본에서는 C3 그리고 CERN 기반 소형 선형 충돌기 (CLIC) 모두 선형 가속기를 기반으로 합니다. 그만큼 미래의 원형 충돌기 (FCC-ee) CERN 및 중국 전자 양전자 충돌기 (CEPC)는 중국의 원형 충돌기입니다. 씨3 에서 제안한 최신 충돌기 디자인입니다. SLAC National Accelerator Laboratory 미국에서.

연구원들은 일반적으로 선형 가속기가 원형 디자인보다 환경 친화적이라는 것을 발견했습니다. 이는 컴팩트한 크기로 인해 구성이 단순화되고 필요한 재료의 양이 줄어들기 때문입니다. 실제로 미래 원형 가속기의 터널 길이는 100km에 달하는 반면 선형 옵션의 길이는 약 10km입니다.

이 10배의 길이 차이로 인해 탄소 배출량이 많은 콘크리트 사용이 크게 줄어들 뿐만 아니라 시공 방법도 더 간단해졌습니다. 전반적으로 팀은 FCC와 CEPC를 위한 주 터널을 건설하면 약 578킬로톤과 638킬로톤의 이산화탄소 등가물(CO)이 생산될 것이라고 말합니다.2e) 각각 73킬로톤 및 144킬로톤 CO와 비교2e는 CLIC 및 C의 주요 터널용3각각.

새로운 토론

제안된 충돌체의 전체 작동 에너지 소비량에 관해서는 CEPC가 가장 높은 것으로 나타났으며 CLIC가 가장 낮고 나머지 세 개는 유사하게 유지되었습니다. 이 분석은 전력 소비, 예상 작동 기간, 연간 입자 충돌 등의 요소를 기반으로 이루어졌습니다. 연구원들은 또한 태양열 발전소와 같은 전용 재생 에너지 시설이 미래의 충돌기가 사용하는 전기의 탄소 집약도의 약 절반에 이를 수 있다고 추정합니다.

아직 SLAC 입자물리학자 카테리나 베르니에리 그리고 동료들은 과학적 영향이 환경 비용 및 노력과 균형을 이루는 것도 중요하다고 주장합니다(피알엑스 에너지 2 047001). CLIC는 전체 탄소 배출량이 가장 낮지만 C3 물리적 출력 측면에서 가장 환경 친화적일 것입니다. 이는 CLIC과 환경 발자국이 비슷하지만 힉스 보존 특성을 정확하게 측정할 수 있기 때문입니다.

금전적인 비용뿐만 아니라 환경에 미치는 영향도 생각해야 합니다

카테리나 베르니에리

팀은 미래 힉스 공장의 탄소 영향을 줄이는 가장 쉬운 방법은 전력 사용량을 줄이는 것임을 발견했습니다. 그들의 분석에 따르면 빔을 구동하는 전자기장 생성을 담당하는 클라이스트론의 작동과 빔 자체의 구조(예: 다발 간격 감소)를 조정하면 C의 에너지 소비를 줄일 수 있는 것으로 나타났습니다.3 예를 들어 빔은 약 40% 정도 증가합니다.

Vernieri는 막대한 비용과 환경 영향을 고려할 때 물리학 프로젝트의 지속 가능성을 연구하는 것이 새롭지만 필요한 분야라고 말합니다. "우리는 재정적 비용뿐만 아니라 환경에 미치는 영향도 고려해야 합니다."라고 그녀는 말하며 적어도 입자 물리학의 탄소 발자국을 조사하는 "완전히 새로운 논의"가 있다고 덧붙였습니다.

연구원들은 또한 CERN이 힉스 공장의 고에너지 강입자 충돌기로 작업이 완료되면 FCC 터널을 재사용할 계획이라는 점에 주목할 가치가 있다고 말했습니다. 그러나 이는 자체 탄소 비용이 포함된 새로운 빔라인 인프라가 필요하기 때문에 반드시 기후 변화에 대한 확실한 승리는 아닙니다. 팀은 FCC 터널을 재사용할 때 얻을 수 있는 기후 이점을 결정하기 위해 상세한 수명주기 분석이 필요하며 이는 이 연구의 범위를 벗어납니다.

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