Il Large Hadron Collider (LHC) è un acceleratore di particelle situato presso il CERN di Ginevra. È lungo 27 km ed è costruito a 100 metri di profondità nel sottosuolo. L’LHC e i suoi diversi rivelatori sono stati costruiti per aiutare gli scienziati a conoscere meglio l’universo primordiale e acquisire nuove conoscenze nella fisica delle particelle subatomiche. Componenti dell’acceleratore sono i 6 rivelatori di particelle ATLAS, CMS, ALICE, TOTEM, LHCf e LHCb. In particolare, ATLAS e CMS sono stati utilizzati in molti esperimenti di fisica diversi, tra cui la ricerca del bosone di Higgs e lo studio di particelle che possono costituire materia oscura.
I rivelatori contengono cellule di silicio che devono essere tenute fredde per ridurre al minimo i danni da radiazioni delle particelle che le attraversano. In genere, i sensori devono essere mantenuti al di sotto di -40 gradi centigradi, il che significa che i tubi di raffreddamento devono essere mantenuti a circa -50 gradi centigradi o meno.
La maggior parte degli attuali sistemi di refrigerazione utilizzati dal CERN contiene refrigeranti sintetici, ad alto potenziale di riscaldamento globale (GWP) ma il CERN vuole soddisfare i vincoli di sostenibilità ambientale posti dal regolamento europeo F-Gas e dall’accordo di Kigali.
Per questo motivo, il CERN lavorera in stretta collaborazione con l’università norvegese NTNU al progetto CoolCERN (2019-2023) per sviluppare un sistema di raffreddamento per i due rivelatori ATLAS e CMS che si basi sul refrigerante naturale CO2 – R744 – che ha ODP nullo, GWP trascurabile e non è infiammabile. La capacità di raffreddamento richiesta sarà fino a 300 kW (ATLAS) e 600kW (CMS) a temperature di evaporazione inferiori a -50, a 100 metri di profondità.
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