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

Vattenfalls dagbrott av brunkol i Tyskland. I horisonten syns kraftverket Jänschwalde.

Vattenfall: Sälj brunkolen

Vattenfall överväger att sälja brunkolsverksamheten i Tyskland. Bolagets styrelse låter nu undersöka alternativ till ägande. 30 kommentarer

Dansk minister vill förbjuda kol

Redan om tio år ska kolförbränningen vara avvecklad. 16 kommentarer

Nya nedskrivningar i krisande Vattenfall

Nedskrivningar av bolagets värde på 23 miljarder kronor. 4 kommentarer

Laser övervakar berget Mannen i Norge, som är på väg att rasa.

Därför kan inte norska berget sprängas bort

I norska Romsdalen väntar geologer och ortsbefolkningen spänt på att ett väldigt bergsskred ska lösa ut. 20 kommentarer

Ringhals ligger illa till när mp uppger att flera reaktorer kommer att stängas under mandatperioden.

Vattenfall: Avgiften för kärnkraften oroar oss

De stora kärnkraftsägarna känner sig pressade av de nya förslagen om säkerhetsförstärkningar. 16 kommentarer

Xiaomis smarta mobil Red Rice.

Budgetmobil rekordökar – i toppen med jättarna

På bara tre år har mobiltillverkaren blivit trea i världen på smarta mobiler. 11 kommentarer

Snabb bildsensor säkrar spårvagnsresan

Snabb bildsensor säkrar spårvagnsresan

En extremt snabb bildsensor hjälper spårvagnsföraren att upptäcka risker och varna innan olyckan är ett faktum.

Träna din hjärna att fokusera

Träna din hjärna att fokusera

Öka din produktivitet genom att träna på att fokusera. Civilingenjören som skrivit en bok om mindfulness tipsar om hur. 2 kommentarer

Annons
Är det här en knivslip 
eller ett gradverktyg?

Är det här en knivslip eller ett gradverktyg?

TEKNIKFRÅGAN. Läsarfrågan splittrar Ny Tekniks läsare. 10 kommentarer

Nasas raket exploderade strax efter start.

NASA varnar för vrakdelar efter exploderande raket

”Leta inte efter souvenirer på stranden.” 2 kommentarer

Här exploderar Nasas raket direkt efter start

Olyckan är den första sedan Nasa började vända sig till privata aktörer för varuleveranser till ISS. 16 kommentarer

Slå ihop klackarna och Dorothy räddar dig från en jobbig dejt.

Jo, den här finns faktiskt på riktigt

TEKNIKSVEPET. Här är ett urval av de senaste tekniknyheterna.

Miljöaktivister demonstrerar mot trafikprojektet Förbifart Stockholm i samband med infrastrukturminister Catarina Elmsäter-Swärds lunch med Kung Carl Gustaf på Stockholms slott i augusti.

Protester mot stoppad Förbifart

FP hävdar att stoppet av Förbifart Stockholm kostar skattebetalarna 700 miljoner kronor. 33 kommentarer

Johan Brantmark

Projektchefen: ”Lite trickig situation”

Trafikverket uppskattar att frysningen av byggprojektet kostar mellan 170 och 260 miljoner kronor. 7 kommentarer

Monsterturbinen som gav 
192 000 kWh - på ett dygn

Monsterturbinen som gav 192 000 kWh - på ett dygn

En prototypturbin med 80 meter långa vingar har producerat 192 000 kilowattimmar el på ett enda dygn. 85 kommentarer

Superakustik ska lyfta 
de nya biosalongerna

Superakustik ska lyfta de nya biosalongerna

Sveriges första Imax-biograf för spelfilmer ska öppna. ”Vi kommer att ha världens bästa ljud och rumsakustik”, säger Måns Engquist, projektledare för filmstaden Scandinavia. 6 kommentarer

Biomiljö slår film på naken bildskärm

Biomiljö slår film på naken bildskärm

Film som visas i biografmiljö ger en starkare upplevelse än om filmen visas på endast en bildskärm. Men skärmstorleken är inte avgörande. 1

Den som köpt supermiljöbil under slutet av 2014 kan bli utan premie.

Ägare av supermiljöbil riskerar missa premien

Den som köpt supermiljöbil under slutet av 2014 kan bli utan premie. 25 kommentarer

Kan du tänka dig att köpa en supermiljöbil utan premie?

Se resultatet
  • Ja 17%
  • Nej 83%
Rösta
Sveriges första solcellspark med effekten 1 MW invigdes tidigare i år i Västerås. Inom kort skulle Arvikas anläggning i samma storleksklass ha invigts. Men under helgen drabbades parken av inbrott.

Två ton solceller stulna

137 solcellspaneler borta från solcellspark. 11 kommentarer

Antisladdteknik på nya 
bilar från 1 november

Antisladdteknik på nya bilar från 1 november

Alla nyregistrerade personbilar och lätta lastbilar måste från 1 november vara utrustade med antisladdteknik. 24 kommentarer

Risk för snabb 
polomkastning

Så fixar du billigaste flygbiljetten

Ett visst antal dagar innan flygresan är biljetterna som billigast.

Kvantprickar på burk

Lg:s satsning: Kvantprickar

Världens näst största tv-tillverkare satsar på så kallad kvantpricksteknik för kommande tv-apparater. 8 kommentarer

Ny attackubåt till ryska flottan

Ryska flottan ska få en förbättrad version av den kärnkraftdrivna attackubåten ur klassen projekt 885M Yasen. 2 kommentarer

Sveriges första solcellspark med effekten 1 MW invigdes tidigare i år i Västerås. Inom kort skulle Arvikas anläggning i samma storleksklass ha invigts. Men under helgen drabbades parken av inbrott.

Två ton solceller stulna i Arvikas MW-park

137 solcellspaneler stals i nya solcellsparken. 11 kommentarer

Lars-Åke Brännström

Han rattar bruket från plattan

De hade en prima pappersmaskin men inga system. Nu kan hela bruket rattas via webben. 8 kommentarer

Synkade kranar 
för långt gods

Synkade kranar för långt gods

Mitsubishi Heavy har installerat tre 50 tons synkroniserade kranar på ett lastfartyg. 4 kommentarer

Gamla bekämpningsmedel i grundvatten

En rapport visar att det finns rester av bekämpningsmedel i grundvattnet. 4 kommentarer

Kapare kan enkelt ta över bankkontot för den som har vissa modem från Bredbandsbolaget.

Svenska modem är vidöppna för kapare

Utomstående kan läsa dina mejl eller ta över ditt bankkonto. 25 kommentarer

Vi har testat kamerorna i Sony Xperia Z3, LG G3, Iphone 6 Plus och Samsung Galaxy Alpha. Alla är bra, men Iphone 6 Plus är bäst, tätt följd av Sony Xperia Z3.

Här är skarpaste mobilkameran

NY TEKNIK TESTAR. Så bra är kamerorna hos Iphone 6 Plus, G3, Galaxy Alpha och Xperia Z3. 37 kommentarer

Oljan flödar i USA.

USA badar i olja och priset faller

Oljereserverna i USA har skrivits upp till 381,5 miljoner fat vilket fått oljepriset att falla. 66 kommentarer

”Varför ska man lägga 
solceller i vägen för?”

”Varför ska man lägga solceller i vägen för?”

Cykelbana med solkraftsfunktion byggs. Det går Ny Tekniks läsare igång på. 21 kommentarer

Cykelbanan blir ett solkraftverk

Så byggs en 70 meter lång kombinerad cykelbana och solenergianläggning. 30 kommentarer

Badhuset i Karlskrona är ett av landets få varmbadhus. Nu är det på väg ner och gör att bassängerna läcker.

Varmbadhuset sjunker snabbt

Ett av landets få varmbadhus är på väg ned. 6 kommentarer

Ökat intresse för pansar efter Ukrainakrisen

Ökat intresse för pansar efter Ukrainakrisen

Pansarvagnstillverkaren Krauss-Maffei Wegmann har noterat en ökad efterfrågan på pansarfordon i samband med Ukrainakrisen, inte minst från Skandinavien. 9 kommentarer

Större motor i nya Volt

Större motor i nya Volt

GMs plug-in-hybrid Chevrolet Volt får en större bensinmotor när nästa version lanseras i januari 2015. 7 kommentarer

Topplista

Senaste quizen

Alla våra quiz
Biomiljö slår film på naken bildskärm

Biomiljö slår film på naken bildskärm

Film som visas i biografmiljö ger en starkare upplevelse än om filmen visas på endast en bildskärm. 1

Microsofts hälsoarmband Band.

Microsofts hälsoarmband bara början

Har tio avancerade sensorer. 1

3d-skrivare från HP börjar säljas 2016.

HP visar upp sin 3D-skrivare

Börjar säljas 2016. 1

Comic Sans MS.

Typografins svarta
får fyller år

Omdebatterad, barnslig, hatad. 1

Greenhouse Augustenborg.

Sveriges bästa hållbarhetsbyggen

”Vi vill lyfta svenskt kunnande när det gäller hållbart byggande.”

Energisnål Attefallsbod i passivhusteknik

Energisnål Attefallsbod i passivhusteknik

Attefallsboden på gång som energisnål CO2mpis. 3

KTH bygger satellit

KTH bygger satellit

Mist heter Sveriges första studentbyggda minisatellit. 2

Drönare med inbyggd hjärtstartare, utvecklad vid universitetet i Delft.

Drönare med hjärtstartare kan rädda liv

Prototyp till en ambulansdrönare utvecklad. 5

Ny Tekniks nyhetsbrev används i undervisningen på KTH.

KTH lär ut med Ny Teknik

Ny Tekniks nyhetsbrev används i undervisningen för nya tekniklärare. 1

Här är fördomarna som ger dåliga rekryteringar

Här är fördomarna som ger dåliga rekryteringar

Pengagalen, händig övertidsarbetare. Är det du? 2

högskoleprovet

Fixar du matten på högskoleprovet?

Här är alla frågorna – och svaren. 4

Chef som pekar finger

Dåliga chefer skyller på andra

Chef: Skyll inte ifrån dig och våga fatta obekväma beslut. 2

Samsung fejkar flammor på en induktionshäll med led-lampor.

Led-lampor gör flammor på induktionshäll

Lamporna projicerar dansande lågor på kastrullens sidor. 13

Känns vägen vidare i karriären svår att få grepp på? Experten tipsar om hur du kommer vidare.

Så väljer du rätt karriärväg

Här är expertens råd till dig som känner att din karriär står still.

Det går bakåt för försäljningen av nedladdad musik.

Försäljning av nedladdad musik rasar

Apples försäljning faller. 2

jobb179 st

Annons
Annons

Senaste videoklippen

3d-skrivare från HP

Visa alla

Hitta konsulten

Sök bland tusentals konsulter på nya Konsultguiden.se