GRAND 实验的生命周期分析

本研究的目标是基于生命周期评估（LCA）方法，评估用于探测中微子的大型射电阵列（GRAND）原型探测单元的部署与使用对环境的影响，并提出有助于在后续阶段降低项目环境影响的建议。功能单位（即对所研究系统及其所满足性能要求的量化描述）为在中国甘肃省部署 300 个探测单元、覆盖 200 km^2（对应于原型 GRANDProto300），在 20 年内自主探测射电信号。我们考虑四个主要阶段：材料提取与探测单元生产（上游阶段）、使用与报废阶段（下游阶段），以及各步骤之间的运输。基于透明的假设，对每个探测单元的七个组件进行了清单分析。大部分清单数据取自 Idemat2021 数据库（工业设计工程材料）。我们的结果表明，环境影响最大的组件是天线结构与电池。最为显著的指标为“资源使用，矿物与金属”；“资源使用，化石”；“电离辐射，人类健康”；“气候变化”；以及“酸化”。因此，我们首要推荐的措施旨在降低这些组件的影响，包括限制天线所用原料质量、更换天线合金、考虑采用寿命更长的另一种电池，以及使用回收材料进行建造。作为一项将 LCA 方法应用于大规模物理实验的先驱研究，本工作可作为其他合作组未来评估的基础。