Các máy gia tốc hạt khắp thế giới gặp khó do giá điện tăng cao

Khi giá năng lượng tăng vọt do cuộc chiến Nga - Ukraine, gây ra suy thoái kinh tế toàn cầu và làm dấy lên lo ngại về việc mất điện ở châu Âu, thì các phòng thí nghiệm khoa học cũng không tránh khỏi ảnh hưởng.

Ngày 26/9, hội đồng quản lý của CERN đã đồng ý giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng của CERN vào năm 2022 và 2023, sau khi có yêu cầu từ nhà cung cấp điện Électricité de France (EDF).

Cỗ máy đầu bảng của CERN, Máy gia tốc hạt lớn LHC dài 27 km, cũng là nơi tiêu thụ điện nhiều nhất. LHC có hệ thống làm lạnh helium lỏng 27 megawatt, thuộc loại lớn nhất thế giới. Trong các hoạt động bình thường, mức tiêu thụ điện hằng năm của CERN là khoảng 1,3 terawatt giờ. Để so sánh, cả thành phố Geneva của Thụy Sĩ ở gần đó sử dụng khoảng 3 terawatt giờ mỗi năm.

Sau khi được nâng cấp tổng thể, LHC đã hoạt động trở lại vào tháng 4 và tổng chi phí điện trong năm nay của CERN dự kiến ​​vào khoảng 90 triệu USD, Joachim Mnich, giám đốc về nghiên cứu và tính toán của CERN, cho biết. Tiền điện sẽ giảm đáng kể trong năm 2023, do CERN cắt giảm 20% các hoạt động. Nhưng Mnich lưu ý, tiền điện sẽ không giảm 20% vì nam châm máy gia tốc vẫn cần được giữ mát trong khi không hoạt động.

Động thái này sẽ giúp tiết kiệm tiền trong bối cảnh giá năng lượng tăng, nhưng Mnich nói rằng chi phí cũng không phải là nguyên nhân chính khiến CERN phải cắt giảm. Khí đốt tự nhiên là nguồn cung cấp điện và sưởi ấm chính vào mùa đông ở phần lớn châu Âu, và CERN không muốn chiếm dụng một phần lớn nguồn cung hạn chế này, để người dân có khí đốt sưởi ấm. "Quyết định này không phải để tiết kiệm tiền, mà là để chia sẻ trách nhiệm xã hội", Mnich nói.

Việc ngừng hoạt động thử nghiệm sớm hơn dự kiến sẽ ảnh hưởng đến các nhà khoa học đang sử dụng các máy gia tốc của CERN, không chỉ LHC. Mnich cho biết, những nghiên cứu có lịch vào hai tuần cuối năm nay sẽ phải hoãn lại cho đến năm sau, và cuộc cạnh tranh lấy suất sử dụng máy gia tốc sẽ khốc liệt hơn bình thường.

Nhìn chung, do thời gian hoạt động giảm, tổng số vụ va chạm proton-proton trong LHC sẽ thấp hơn bình thường trong năm nay và năm sau, nhưng Mnich cho rằng sẽ không ảnh hưởng lớn đến nghiên cứu khoa học. "Trên quy mô của toàn bộ giai đoạn 3 của LHC, kéo dài đến cuối năm 2025, những khoảng ngừng này có lẽ sẽ chỉ có một tác động nhỏ", Mnich nói.

Máy gia tốc hạt của Đức, German Electron Synchrotron (DESY), ở Hamburg cũng bị ảnh hưởng bởi giá điện tăng cao. Mỗi năm, cơ sở này mua trước một phần lượng điện họ dự định sử dụng trong 3 năm tới để phòng ngừa những đợt tăng giá đột ngột. Vì vậy đến nay, DESY đã mua đủ 80% nhu cầu điện cho năm 2023, 60% cho năm 2024 và 40% cho năm 2025. Nhưng giờ đây, DESY vẫn đứng trước quyết định khó khăn vì không đủ tiền mua lượng điện đáp ứng 20% nhu cầu còn lại trong năm 2023 chứ chưa nói đến những năm tiếp theo.

“Với mức giá hiện tại, chúng tôi không thể mua được," theo Wim Leemans, giám đốc bộ phận máy gia tốc của DESY.

DESY đang đàm phán với chính phủ Đức để tìm thêm nguồn vốn duy trì hoạt động. Cơ sở này đang có những đóng góp khoa học quan trọng cho các lĩnh vực thiết yếu đối với tương lai của châu Âu, như phát triển vaccine, công nghệ pin và năng lượng mặt trời, Leemans chỉ ra. Nhưng các nhà quản lý DESY đang chuẩn bị cho kịch bản xấu nhất nhất. Tuần tới, họ sẽ chạy thử nghiệm để xem các dụng cụ khi chạy công suất thấp hơn sẽ ảnh hưởng như thế nào đến các thí nghiệm.

Và nếu cần, DESY cũng sẽ bước vào một kỳ "ngủ đông" dài hơn, giống như CERN. Leemans cho biết: “Chúng tôi đang làm mọi thứ có thể để đảm bảo 3.000 nhà khoa học sử dụng DESY không bị bỏ rơi".

Tương tự châu Âu, các cơ sở nghiên cứu ở các nơi khác trên thế giới đang phải đối phó với tình trạng chi phí năng lượng ngày càng tăng. Bill Matiko, giám đốc điều hành máy gia tốc của Canada, Canadian Light Source (CLS), cho biết chi phí điện chiếm một phần “đáng kể” trong ngân sách hằng năm của phòng thí nghiệm, khoảng 8%. Canada có sản xuất năng lượng trong nước, đặc biệt là khí đốt tự nhiên, nên không khan hiếm nghiêm trọng như ở châu Âu. Nhưng giá cả vẫn đang tăng do lạm phát cao - đến đầu tháng 9, giá điện đã tăng 4% và đến đầu tháng 4 năm sau sẽ tăng thêm 4%. Matiko cho biết CLS đang dự toán và chuẩn bị ngân sách cho chi phí điện tăng.

CLS, giống như nhiều cơ sở máy gia tốc lớn, sử dụng nhiều năng lượng, đã và đang tìm cách cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng trong vài năm qua. Ví dụ, tất cả các đèn tại cơ sở đã được thay thế bằng bóng đèn LED và các mô-đun làm mát được chuyển sang công nghệ làm mát siêu dẫn mới, Matiko nói. "Các thiết bị này tiết kiệm đáng kể mức tiêu thụ điện năng. Nếu không có chúng, các hóa đơn tiền điện sẽ lớn hơn nhiều lần."

Các phòng thí nghiệm ở Bắc Mỹ, chẳng hạn như CLS, sẽ không cần giảm thời gian hoạt động, nhưng cũng không có chỗ cho các nhà khoa học châu Âu đang mất máy gia tốc. Matiko cho biết CLS vốn đã quá tải. "Nhu cầu sử dụng máy gia tốc sẽ tăng mạnh, gây áp lực lên chúng tôi và cả những phòng thí nghiệm khác", Matiko nói.