Närsynt koll på atomerna

Neutronkanonen börjas inom kort byggas på en åker utanför Lund, granne med Max IV som är ett gigantiskt mikroskop för materialstudier. Karta: Hedvig Herlin

Närsynt koll på atomerna

Världens kraftfullaste neutronkanon börjar inom kort byggas på en åker utanför Lund. När anläggningen står klar sommaren 2019 blir den ett europeiskt centrum för studier av materiens allra innersta uppbyggnad och funktion.

Annons
Närsynt koll på atomerna

Neutronkanonen, del 1. Grafik: Hedvig Herlin

Närsynt koll på atomerna

Neutronkanonen, del 2. Grafik: Hedvig Herlin

Närsynt koll på atomerna

Sju sätt att ta bilder med neutronljus. Grafik: Hedvig Herlin

Verktyg

Den femhundra meter långa neutronkanonen är egentligen en kraftig lampa för att belysa mikroskopiskt små materialprover. Men i stället för vanligt ljus används neutronstrålar, vilka gör att man kan studera helt andra egenskaper hos materialen än med vanliga ljus eller elektronmikroskop.

Lätta atomer som kol, syre och kväve syns tydligt i neutronbelysning. Det ger forskarna möjlighet att studera biologiska molekyler av de lätta grundämnena.

Eftersom neutronstrålarna lämnar provet oförstört kan forskarna se vad som händer med molekylerna under lång tid. Men neutronerna kan också tränga igenom tjockt stål. Forskarna kan då studera vad som händer inuti tryckkärl eller förbränningsutrymmen.

– Till skillnad från LHC vid Cern, som är ett enda experiment, är ESS som en schweizisk armékniv som kan användas för allt möjligt, berättar ESS:s ­vetenskaplige ledare, Dimitri Argyriou.

Men smakar det så kostar det. När anläggningen är färdigbyggd kommer de 17 deltagande nationerna att ha lagt ned 14 miljarder kronor. Till det kommer en driftskostnad på en miljard om året. Hälften av pengarna betalas av de nordiska länderna, med Sverige som främsta bidragsgivare. Den andra hälften kommer från de övriga europeiska länder som deltar i ESS. Men deras bidrag består till stor del avutrustning till neutronkanonen.

Även svenska företag kommer att få del i beställningarna. Exempelvis ligger ABB väl till för att leverera utrustning för att styra och kontrollera all elkraft. SKF kan komma att ­leverera de avancerade chopprar, i form av roterande hålskivor, som hackar upp neutronpulserna.

ESS består av tre delar: acceleratorn, målet och instrumenten. I acceleratorn skapas protoner som far mot målet med nära ljusets hastighet. Protonerna sliter loss stora neutroner ur målet av volfram. Neutronerna formas därefter till lagom stora och långa pulser, innan de leds mot instrumenten där forskarna gör sina experiment.

Till en början byggs sju typiska instrumentstationer, där neutronkanonens prestanda utnyttjas på bästa möjliga sätt. Där låter man de elektriskt neutrala neutronerna studsa, spridas eller påverkas av provet på annat sätt. Slutligen registreras vad som hänt neutronerna  i kontakt med provet, och resultatet utvärderas.

Den första neutronsalvan skjuts under sommaren 2019 mot de sju första instrumentstationerna. Fram till 2026 byggs de återstående femton instrumenten. Därefter är det full fart ?i anläggningen fram till år 2066, då anläggningen ska ha gjort sitt.

– Det är svårt att hitta något område som ESS inte kan användas till, säger Dimitri Argyriou.

Han räknar upp en lång rad forskningsområden där ESS väntas bidra med viktiga resultat. Inom energitekniken studeras egenskaper hos batterier, katalysatorer, magnetiska material, solceller, supraledare, bränsleceller och vätgaslager. Inom biotekniken analyseras strukturen hos läkemedel, proteiner, enzymer, cellmembran, levande celler och biokompatibla material.

Bland dem som redan har visat sitt intresse för att använda ESS i sin grundforskning finns läkemedelsbolaget Pharmacia, förpacknings­företaget Tetra Pak, kraft- och automations­företaget ABB, bilföretaget Volvo, pappers­tillverkaren SCA, livsmedelsproducenten Skånemejerier och stålbolaget Sandvik. Alla är företag som baserar sin produktutveckling på grundforskning om materialens egenskaper på mikro- och nanonivå.

I Europa finns 5 000 forskare som använder neutroner i sitt arbete, och ledningen för ESS räknar med att 3 000 av dem kommer att utnyttja anläggningen varje år.

– Det kräver en omfattande infrastruktur med bostäder, transporter, restauranger, verkstäder och arbetslokaler, säger projektledaren Kjell Möller.

Sedan dess har byggplanerna blivit allt mer konkreta och under våren 2013 sätts spaden i den skånska myllan.

– Vi väntar så länge som möjlig med besluten om vilken teknik som ska användas för att få de allra bästa lösningarna, säger Kjell Möller.

Under processen tar man  i möjligaste mån hänsyn till miljö och energiförbrukning. Bland annat har valet av material i målet varit kontroversiellt. Ursprungligen planerades att använda det vanligaste målmaterialet i liknande sammanhang – tio ton ­miljöfarligt kvicksilver. I stället valdes en drygt meterstor, roterande skiva av volfram.

– Valet att använda volfram i stället för kvicksilver är inget problem för oss, säger ­Patrik Carlsson, som är tekniskt ansvarig för maskinen.

– Kvicksilvret absorberar dessutom neutroner, vilket försämrar kvaliteten på de mycket långa pulser vi använder.

Anläggningen förbrukar också stora mängder elkraft. Enbart acceleratorn, med sina supra­ledande magneter, drar 40 megawatt. Av det överförs fem megawatt till protonstrålen, som därmed är den kraftfullaste i världen. Tack vare smarta lösningar och förenklingar har det ursprungligen planerade energibehovet halverats till 250 gigawattimmar per år.

De fem megawatten i protonstrålen omvandlas till värme i volframmålet och måste ledas bort. Kylvattnet från den roterande skivan, och från resten av anläggningen, kommer att tas tillvara:

– Genom att höja kyltemperaturen från normalt 50 grader till närmare 90 grader, går det att ta vara på spillvärmen och föra in den i fjärrvärmenätet, säger Thomas Parker, energi- och miljöplanerare.

Fakta ESS delar infrastruktur med mikroskopet Max

En stor del av infrastrukturen kommer att delas med närmaste granne, Max IV, som i likhet med ESS är ett gigantiskt mikroskop för materialstudier. Men Max IV använder korta, kraftiga röntgenpulser som belysningskälla, vilket ger helt andra egenskaper än ESS. Till skillnad från neutronerna stoppas röntgenfotonerna av stål och andra täta material.

Max är en helsvensk anläggning , som redan har börjat byggas på den skånska slätten. Om fyra år ska den nya röntgenapparaten stå färdig efter en byggkostnad på runt tre miljarder kronor. Eftersom en stor del av tekniken är likartad vid ESS och Max IV kan de två forsningsanläggningarna dela på underhåll av acceleratorer, partikeldetektorer, elektronik och kylteknik för supraledare.

Av: Anders Wallerius
Mejla reportern

Ny Tekniks dagliga nyhetsbrev - Teckna nu, kostnadsfritt!

Kommentarer

Debattinlägg blir automatiskt tillgängliga för andra användare så snart den som skrivit ett inlägg har publicerat det. Var och en ansvarar själv för innehållet i sina inlägg.

Det går inte längre att kommentera denna artikel.

8 kommentarer Sortera: Senaste överst

5
5
8
Nu visas kommentar 1-5
Visa fler kommentarer:

Startsidan

Ubåtsoperationens nya fas
Smygkorvetten Visby på väg till marinens bas på Berga.

Ubåtsoperationens nya fas

Sökandet efter misstänkta ubåtar i Stockholms skärgård tar ny form. 17 kommentarer

Stefan Löfven

Stefan Löfven: Mer pengar till försvaret

Nya regeringen ökar anslagen. 2

Allan Widman

”Vi måste öka vår nationella säkerhet”

Allan Widmans krav efter upptrappning. 28

Visbykorvett

Militären saknar tekniken

”Kapaciteten försvann med Helikopter 4” säger experten på militärteknik. 80 kommentarer

U-137

Grundstötningen som skakade Sverige

TEKNIKHISTORIA. Plötsligt stod den kärnvapenbestyckade U-137 på grund. 15 kommentarer

Risk för snabb 
polomkastning

Mobilen löser ekvationen

Fota en ekvation med en gratisapp så presenteras hela lösningen i mobilen.

Argentinas mål:
Köpa Gripen E

Argentinas mål: Köpa Gripen E

Förhandlingar ska inledas. 8 kommentarer

Jas-plan flög så lågt att minkvalpar dog

Minkfarmare kräver en dryg miljon kronor i ersättning från försvaret. 10 kommentarer

Här görs texten om 
till video automatiskt
Här görs texten om 
till video automatiskt

Här görs texten om till video automatiskt

TEL AVIV. Tjänsten Wibbitz klarar engelska, spanska och franska.

Israel – landet för 4 000 uppstartsföretag

Israel – landet för 4 000 uppstartsföretag

Världsledare vallfärdar till Israel.

Mats Jansson och Denny Åberg har tagit fram Bofors nya HPM Blackout. Vapnet kommer dock inte att säljas, utan ska användas i tester.

Karlskogas nya vapen som slår ut elektronik

På det gamla Boforsområdet i Karlskoga har ett futuristiskt supervapen utvecklats. 34 kommentarer

Svenska disktrasan räddas

Fabriken i Norrköping sprutar ur sig fler än 600 000 svampdukar per dag. Göran Nilsson står vid en av rullarna som snart ska klippas till i lagom disktrasestorlek.

En enda textilfabrik har överlevt i ”Sveriges Manchester” – tack vare en storsatsning på automation. 2 kommentarer

65-åriga Wettexduken kvar i Sverige

Men många andra anrika innovationer har flyttat till lågkostnadsländer. 2 kommentarer

Annons
Audi RS7.

Audi: Fartrekordet knäckt

TEKNIKSVEPET. Här är ett urval av de senaste tekniknyheterna.

Varför är jag inte upp och ner i spegeln?

Hur spegelvänder spegeln?

TEKNIKFRÅGAN. Varför blir jag inte upp-och-ner-vänd i spegeln? Har du svaret? 32 kommentarer

DEBATT
”Rör inte riskkapitalet till fordonsindustrin”

”Rör inte riskkapitalet till fordonsindustrin”

DEBATT. Den nya regeringen vill styra över riskkapital från fordonsindustrin till life science, skriver företrädare för Fordonskomponentgruppen. 10 kommentarer

Två svårt sjuka i ebola kan vårdas i Linköping

Sverige har endast vårdplatser för två svårt sjuka ebolapatienter på högisoleringsenheten i Linköping. 4 kommentarer

Susanna Baltscheffsky

Ebola sätter oss i ”omvärlden” på prov

LEDARE. Varenda en som ställer upp för att hejda ebolaepidemin visar ett enastående mod. 1 kommentar

Rekordkretsen ger 40 Gbit/s trådlöst

Rekordkretsen ger 40 Gbit/s trådlöst

Chalmers och Ericsson slår världsrekord. 6 kommentarer

Slussen i Stockholm.

Är en sluss mellan Sverige och Danmark en bra idé?

TEKNIKFRÅGAN. Havshöjningen bekymrar Ny Tekniks läsare. 65 kommentarer

Lockheed Martin Fusionsreaktor

Forskare: Lockheed Martins fusionsreaktor är skitsnack

Lockheed hävdar ha en fungerande prototyp av en fusionsreaktor om fem år. 21 kommentarer

Lockar med fusionsreaktor

Lockheed Martin säger sig ha gjort ett genombrott. 131 kommentarer

Två år i fängelse blev straffet för en 28-årig man som 3d-printade en pistol.

3d-printade pistol – döms till fängelse

TEKNIKSVEPET. Här är ett urval av de senaste tekniknyheterna.

Trelleborgs app.

Trelleborg: Så skapades app-succén

Över en miljon nedladdningar – det kan få industriföretag skryta med. 3 kommentarer

Törnqvists bolag använde misstänkta ryska fartyget

Törnqvists bolag använde misstänkta ryska fartyget

Oljemiljardärens bolag har tidigare chartrat det fartyg som pekats ut som "moderfartyg" till den farkost som misstänks kränka svenska vatten.

DEBATT
Laser för fiberoptiska datakommunikationskablar testas på Chalmers. Sverige har 150 företag inom fotonik men när stora jättar som Ericsson drog sig ur fotonikbranschen försvann även det statliga engagemanget, enligt debattörerna.

”Sverige satsar för lite på fotonik”

DEBATT. Fotoniken har plockat flera Nobelpris. Trots det halkar de svenska satsningarna efter, anser företrädare för branschen. 5 kommentarer

Hämta el och vatten från molnen

Flytta föremål med laser

Laserbaserad traktorstråle kan både flytta fram och dra till sig föremål

Smarta lådan förutser strömavbrott.

Den här smarta lådan förutser strömavbrott

Genom att analysera störning i elnätet kan strömavbrott undvikas. 6 kommentarer

Förarlösa 560 hästar på Hockenheim

Förarlösa 560 hästar på Hockenheim

Audi släpper lös sin förarlösa RS 7 under helgens biltävling på Hockenheimbanan. 12 kommentarer

Så länge räcker 
Falu rödfärgen

Så länge räcker Falu rödfärgen

TEKNIKHISTORIA. Falu koppargruva är stängd sedan 1992. 14 kommentarer

Tysk kemist gav konsten rätt kulörer

Han sålde färg till kända svenskar som Carl Larsson och prins Eugen.

Kaianders bästa seriestrippar
Kaianders

Kaianders bästa seriestrippar

Du har väl inte missat Ny Tekniks finurlige serietecknare? Här är Kaianders Semplers senaste alster.

Här syr vi ihop Under skalet
Här syr vi ihop Under skalet

Här syr vi ihop Under skalet

I det senaste avsnittet av Ny Tekniks webb-tv-serie Under skalet undersöker programledarna Jacob Norrby och Jan Herrlin en symaskin. 1 kommentar

Det senaste från Ny Tekniks roligaste sajt!

Det senaste från Ny Tekniks roligaste sajt!

Undrar du också om Snömannen är hittad? Och hur stark är den nya Supertejpen? Anmäl dig till Teknikrevyns nyhetsbrev så får du veta! 1 kommentar

Topplista

Senaste quizen

Alla våra quiz
En exakt kopia av fartygssidan på regalskeppet Vasa ska beskjutas med en kanon.

Vasa beskjuts med kanonkula

Regalskeppets hållfasthet testas. 1

Med den nya tjänsten, där kunden kan installera en Azure-instans i det egna datacentret, kan användarna dra nytta av de misstag Microsoft redan gjort, enligt företagets molnchef Scott Guthrie. ”Allt är förkonfigurerat. Det kommer i en låda”, säger han om tjänsten, som kombinerar hårdvara från Dell och mjukvara från Microsoft.

Microsoft har molnlåda för egna datacentret

Jätten hade träff i San Francisco. 1

Byggare prisas som förebilder

Byggare prisas som förebilder

En veteran och en yngre chef prisade för samhällsbyggnad.

Äggfrysning

Jättar raggar kvinnor med äggfrysning som förmån

Så ska Facebook och Apple locka branschens kvinnor. 9

Microsoft släpper smartklocka.

Microsoft släpper smartklocka

Ska klara två dagar på en laddning. 2

Framtidsplanering

Vad gör du om tio år?

Ingenjörer vill ha trygghet och spännande jobb. Men sen då?

Fast jobb högt på prio-listan

Fast jobb högt på prio-listan

Flexibilitet och fast jobb viktigt för ingenjörer, visar stor enkät.

Bluetooth kräver mer betalt

Bluetooth kräver mer betalt

En inre strid har blossat upp inom organisationen bakom bluetooth. 7

21 skäl att börja träna

21 skäl att börja träna

Så lite krävs för att förlänga livet med fem år. 7

Glues smarta lås.

Här är nya svenska smarta låset

Svenska Glue i Halmstad har lanserat ett smart lås som öppnas med mobilen. 13

Fredrik Karlsson Google

Google snuvade Volvo på segern

Nära gills inte i Ingenjörsbarometern. 1

Prenumerera på Teknikrevyns nyhetsbrev

Prenumerera på Teknikrevyns nyhetsbrev

Veckans bästa artiklar direkt i brevlådan.

Vad ska vi testa?

Vad ska vi testa?

Surfplattor, mobiler, Jas...
Mejla oss vad vi borde undersöka! 11

Annons
Annons

Hitta konsulten

Sök bland tusentals konsulter på nya Konsultguiden.se