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

Tipsa en vän om en artikel

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

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
Kollage: Fairphone-test

Mobilen du själv kan skruva isär – och ihop

Fairphone är mobiltillverkaren som vill tilltala både din inre nörd och ditt goda hjärta. Andra modellen når en bra bit på vägen. 4 kommentarer

Följ GET blog här

Hälften av kvinnorna har upplevt trakasserier

#GETblog En undersökning från Silicon Valley visar på situationen för kvinnor inom tech-branschen.

Nasa-tekniker med planet Sceptor

Nasa jobbar på el-flyg

TEKNIKSVEPET. Nya flygplan, historiska drakar och LG:s nya telefonskal. Här är senaste tekniknyheterna.

Två iphones

Apple låser mobilen efter reparation

Nu rasar Applefans mot "fel 53". 38 kommentarer

Kollage, månen och satelit

Svenska lärosäten bygger minisateliter

Med en ett kilo tung kub vill Luleå lyckas med att bli först med svensk minisatellit i rymden. Även KTH siktar mot stjärnorna. 3 kommentarer

DEBATT
Elledningar

”Hållbart satsa på fjärde generationens kärnkraft”

DEBATT. Nästa generation kärnkraft ger oss energi som inte belastar miljö och klimat, skriver Torsten Dilot. 161 kommentarer

Borde Sverige sasta på fjärde generationens kärnkraft?

Se resultatet
  • Ja. 85%
  • Nej. 11%
  • Kanske. 4%
Rösta
Annons
Anders Wijkman

Tuffare klimatmål - möjlighet för företagen

Nu ska experter hjälpa politikerna att skapa en bild av framtidens miljöteknik. 18 kommentarer

Skiss till miniproblemet

Lös problem från 1867 års studentexamen

Klarar du Grimvalls kluriga tankenöt? 11 kommentarer

En Sherpadrönare på testuppdrag i italienska alperna.

Smarta drönare ska rädda nödställda

EU-sponsrade projektet Sherpa har nyss levererat sin första drönare. 1 kommentar

Patrik Lindergren, vd för Chargestorm

Hackare angriper deras laddstationer

Nya teknikbolag är alltmer utsatta för cyberspionage. 33 kommentarer

Drönare spårar försvunnen skogsvandrare

Drönare spårar försvunnen skogsvandrare

Små drönare kan läras upp att följa spår i skogen efter vandrare som gått bort sig bland träden. 5 kommentarer

Barack Obama tittar på en soldriven laddstation och mobil betallösning på mässan Power Africa.

2020 har fler mobil än el eller vatten

Cisco räknar med att fler människor i världen år har mobil än som har el, rinnande vatten, bilar eller bankkonto år 2020. 8 kommentarer

Kollage olycksplats och karta

”Inget system är 100 procent säkert”

Två tåg har kolliderat i södra Tyskland. Experten misstänker att automatiskt säkerhetssystem saknats eller varit ur funktion. 46 kommentarer

Se pingisbollen krossa plåtburken

cykelfusk

Om pingisbollen får tillräcklig fart kan den till och med skjuta hål i en läskburk.

Månen föddes efter frontalkrock med Theia

Månen föddes efter frontalkrock med Theia

Genom isotopanalys har släktskapet mellan jorden och vår måne säkrats. Månen föddes ur en kollision med himlakroppen Theia för 4,5 miljarder år sedan, visar ny forskning. 33 kommentarer

Så här tänker sig trafikkontoret i Göteborgs stad att en framtida linbana kan se ut

Göteborg vill ta linbanan till staden

Förhoppningen är att gondoler 70 meter upp i luften ska binda samman stadens kollektivtrafik inom fem år. 68 kommentarer

Trafikljus för gångtrafikanter

Varför skilja på cyklister och gångtrafikanter?

TEKNIKFRÅGAN. Varför har vi skilda system för cyklister och gångtrafikanter? 79 kommentarer

Kollage: David Vigren, kemist vid Örebro universitet, analyserar mikroplast infångad i Vättern och vågor

Mikroplast - ett hot mot svenska insjöar

Mikroplast i insjöar behöver kartläggas. Det anser svenska forskare. I vår startar mätningar i Vättern, Vänern och Mälaren. 15 kommentarer

Alice Marshall och Serge Lachapelle

Några få kan göra stor skillnad

Så kan tech-branschen bli mer jämställd.

Läs mer
Göran Marby

Han blir ny chef för Icann

Göran Marby blir ny vd för den ideella internetorganisationen Icann. 5 kommentarer

Topplista

Senaste quizen

Alla våra quiz
Johan Bengtsson får Stora automationspriset och 80 000 kronor för sitt engagemang i att intressera unga för teknik och industrin.

"Vi fångar ungas
intresse för teknik"

Johan Bengtsson prisas för sitt engagemang. 8

Microsofts kapsel sänks i havet

Microsoft sänker sitt datacenter i havet

Havsdjupet kyler Microsofts nya datacenter. 28

Paolo Macchiarini

KI-kirurgen utreds på nytt

Ny Teknik har följt historien om den omstridde Paolo Macchiarini. 31

Tidiga tecken på Alzheimers

Tidiga tecken på Alzheimers

Nästan 20 år innan Alzheimers drabbas hjärnan av inflammatoriska förändringar. 11

Semla

Sprutar semlor i rasande takt

Ur arkivet. Det bakas semlor på löpande band i svenska bagerier.

Nya arter upptäckta i djuphavsstudie

Nya arter upptäckta i djuphavsstudie

Fjärrstyrt undervattensfordon ger ny insyn i havets hemligheter. 1

Joggare

Nio av tio friluftsplagg innehåller miljögift

”En tickande miljöbomb”, menar Greenpeace. 4

Malariamygga

Miljardsatsning ska utrota malaria

Bill Gates och Storbritanniens finansminister satsar mot malaria. 7

Klassiska medarbetarsamtal funkar inte för att styra medarbetarna, menar experten.

”Medarbetarsamtal är verkningslösa”

KARRIÄR. Ett förlegat sätt att försöka styra medarbetarna, anser experten. 3

Tjej som spelar dataspel

Dataspelande kan ge bättre engelska

Ny studie: Gamers får bättre betyg i engelska än de som inte spelar. 12

De bytte jobb med varandra

De bytte jobb med varandra

”De där” på byggfirman förvandlades till ”vi”.

Vad ska vi testa?

Vad ska vi testa?

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

jobb151 st

Utvalda jobb inom forskning och innovation

Annons
Annons

Senaste videoklippen

Drönare söker försvunna i skogen

Visa alla

Hitta konsulten

Sök bland tusentals konsulter på nya Konsultguiden.se