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
Värmeväxlare på Alva Laval.

”Vi krympte vår värmeväxlare”

Så fick Alfa Laval ned sin värmeväxlare till tre decimeter. 2 kommentarer

Drönare CP-ISR

Arméns drönare får plats i fickan

TEKNIKSVEPET. Här är ett urval av de senaste tekniknyheterna. 2 kommentarer

DEBATT
Helena Fredenberg

”Skräm inte kvinnor att bli ingenjörer”

DEBATT. Om den skepsis som drabbar kvinnliga ingenjörer även möter alla som inte är blonda och blåögda, då kommer vi få stora problem med återväxten av ingenjörer, skriver Helena Fredenberg. 7 kommentarer

Navmotorn säker även på hal väg

Navmotorn säker även på hal väg

Elbilar med motorer monterade i hjulen, navmotorer, är en utmaning för konstruktörerna, inte minst när det gäller trafiksäkerheten. 29 kommentarer

Mistral

Ingen leverans av Mistral

Frankrikes president François Hollande vägrar leverera landstigningsfartyget till Ryssland i nuläget. 35 kommentarer

Annons
Så bra funkar 
digitala låset

Så bra funkar digitala låset

NY TEKNIK TESTAR. Att låsa upp utan nyckel kräver sin mobil. 23 kommentarer

Skulle led-lampor spara enerig i Norrland på vintern, undrar Ny Tekniks läsare.

Spar led-lampan energi?

TEKNIKFRÅGAN. Ge besked till de som undrar i Ny Tekniks läsarfråga. 98 kommentarer

Se långtradaren hoppa

Se långtradaren hoppa

När en långtradare satte hopprekord flög den samtidigt över en Formel 1-bil. 9 kommentarer

Nya tester ska visa dieselbilars rätta utsläpp

Testerna av dieselbilarnas utsläpp kommer framöver visa mer verkliga värden då nya riktlinjer för att testa lätta fordon är på väg, uppger Bertil Moldén, vd för Bil Sweden. 34 kommentarer

Jawbones nya träningsarmband UP3

Här är årets julklapp

Teknik för de som svettas. 3 kommentarer

Vasakronan bygger fyra laddparker

Vasakronan bygger fyra laddparker

Fastighetsbolaget Vasakronan bygger 66 laddplatser för elbilar i fyra laddparker i östra Svealand. 15 kommentarer

Det är inte hörluren som skadar, det är användaren, anser ljudforskare enligt Huffington Post.

Så lyssnar du i hörlurar utan att skada öronen

TEKNIKSVEPET. Här är ett urval av de senaste tekniknyheterna. 1 kommentar

Gps letar mörk materia

Här blir vatten bensin

I en ny metod används el från sol- och vindkraftverk för att omvandla vatten och koldioxid till syntetiskt bränsle.

Ett 19 år gammalt konstruktionsfel tros vara orsaken till att två tåg nära på frontalkrockade den 4 november. X2000 på bilden är inte det som omnämns i artikeln.

19 år gammalt fel satte tågen på kollisionskurs

En serie osannolika omständigheter avslöjade ett 19 år gammalt konstruktionsfel när två tåg möttes på samma spår utanför Strömtorp. 9 kommentarer

Här är världens största containerskepp

Här är världens största containerskepp

Det har även världens största motor. 27 kommentarer

Svenskt stålpris till världens största dumper

Svenskt stålpris till världens största dumper

Vitryska Belaz som bygger världens största gruvdumper får SSABs Swedish Steel Prize för sin nykonstruktion av axelupphängningen. 4 kommentarer

Varning! Stötande innehåll!

Varning! Stötande innehåll!

TEKNIKHISTORIA. Under 1700-talet pågick primitiva och smärtsamma experiment. 45 kommentarer

Kaianders bästa seriestrippar
Kaianders bästa seriestrippar

Kaianders bästa seriestrippar

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

Efterlysning: Sveriges 33 
hetaste nya teknikbolag
33-listan

Efterlysning: Sveriges 33 hetaste nya teknikbolag

För åttonde året går Ny Teknik och Affärsvärlden på jakt efter entreprenörerna som vill lyfta både sina företag och Sverige som innovationsland. Nu vill vi ha din hjälp.

Susanna Baltscheffsky

Hitta morgondagens överraskningar

LEDARE. Nominera till 33-listan du också. 2 kommentarer

Atlas Antibodies

Succébolagets bästa tips för att lyckas

Atlas Antibodies har lyckats gå med vinst efter två år.

Nominera ditt favoritföretag

Var med och skapa årets mest relevanta lista. 2 kommentarer

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!

Topplista

Senaste quizen

Alla våra quiz
Navigera rätt på relationskartan

Navigera rätt på relationskartan

”Vi svenskar anses vara alltför rakt på sak” menar utlandsexperten.

Så överlever du på en sjuk arbetsplats

Så överlever du på en sjuk arbetsplats

Om arbetsplatsen blir sjuk kan det var svårt att hålla sig frisk.

Förarlösa truckar på Systemair i Skinnskatteberg.

Förarlösa truckar leds på nytt spår

Det har varit för omständligt att ändra en rutt. Tills nu.

Prototype Change Summit heter eventet som samlat representanter från bland annat Sverige, Ghana, Tchad, Rwanda och Tanzania.

De har hackerfest mot sociala problem

Målet: Ta fram digitala innovationer som gör världen bättre för unga.

Var får isotopen sin nödvändiga elektron från egentligen?

Isotopen stjäl nödvändig elektron

TEKNIKFRÅGAN. Ny Tekniks läsare reder ut en kärnfråga. 1

P-hjälp gör bilen genomskinlig

P-hjälp gör bilen genomskinlig

Toyota förbättrar sin teknik för parkeringshjälp och gör det möjligt att "se genom bilen". 4

emoji

Den sanna historien bakom bajs-emojin

Hur kommer det sig att det finns en hög av avföring bland de hysteriskt populära figurerna? 10

Nytt nätverk ger Gnosjö mer muskler

Nytt nätverk ger Gnosjö mer muskler

Små företag får stora företags möjligheter till affärsutveckling och forskning.

Bentley visar sin dyraste bil

Bentley visar sin dyraste bil

Grand Convertible kan bli Bentleys dyraste bil. 6

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

jobb112 st

Utvalda jobb inom forskning och innovation

Annons
Annons

Senaste videoklippen

Första 3d-utskriften i rymden

Visa alla

Hitta konsulten

Sök bland tusentals konsulter på nya Konsultguiden.se