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

”90 procent batteri
på bara 27 minuter!”
”90 procent batteri
på bara 27 minuter!”

”90 procent batteri på bara 27 minuter!”

Är det praktiskt möjligt att köra elbilen Nissan Leaf från Stockholm till Göteborg? Följ med Ny Tekniks reporter Charlotta von Schultz på en laddad resa från Stockholm till Göteborg. 114 kommentarer

Vår elbilsturné testar laddningen i praktiken

”Bor man i Jönköping borde det inte vara en utopi att luncha med mormor i Borås.” 56 kommentarer

Bomba i google

Spotify skippar P2P

Ska strömma all sin musik från egna servrar.

Putins hemliga vapen mot sanktioner

Rysslands president Vladimir Putin har ett vapen att sätta in vid sanktioner som sätter skräck i bilindustrin. 15 kommentarer

Skapar grafen med hushållsmixer

Forskare har lyckats framställa det superlätta och ledande materialet grafen - med hjälp av en mixer.

Polisens nya vattenkanon fick stryk

Polisens nya vattenkanon fick stryk

Tyska polisens nya vattenkanonbil WaWe 10 åkte på rejält med stryk vid ett test nyligen. 7 kommentarer

Experten: Så stoppar du mobbning på jobbet i tid

Experten: Så stoppar du mobbning på jobbet i tid

”Kränkningarna blir ett sjukdomsförlopp”, menar Norges främste mobbningsutredare.

Annons
Heartbleed.

Heartbleed slår till mot Apple

Jätten Apple har också drabbats av internetbuggen.

Så blev Volvo en tjejbil

Så blev Volvo en tjejbil

Sedan kvinnobilen YCC visades för tio år sedan har hälften av de unika idéerna byggts in i Volvos vanliga modeller. 11 kommentarer

Volvo-topp: YCC är en ikon

”En inspiration till dagens bilar både vad gäller funktion och utseende”, säger Hans-Olov Olsson, vice ordförande för Volvo personvagnar.

Flytande kärnkraftverk klarar tsunami

Flytande kärnkraftverk klarar tsunami

Bygg kärnkraftverk på flytande plattformar, det löser flera problem anser forskare vid MIT. 27 kommentarer

TEKNIKSVEPET

Alecta ratar Scania-bud

Här kan du läsa morgonens tekniknyheter i ett svep!

Teknologer urusla på matte

En av fem som började på KTH i höstas klarade inte ens grundskolenivån på det diagnostiska matteprovet. 38 kommentarer

Bankomater hotas när Windows XP överges

Bankomater hotas när Windows XP överges

Hundratals miljoner maskiner som kör XP hotas, bland annat mängder av bankomater. 27 kommentarer

Färjan hade inga chanser att se båten

En taxibåt krockade med en färja under påskafton. Den mindre båten saknade rätt teknisk utrustning för att kunna ses i dimman. 29 kommentarer

Så ska Teslan bli billigare

Så ska Teslan bli billigare

BILDSPEL. Nästa generation Tesla ska inte kosta mer än 220 000 kronor. ”Alla ska ha råd”. Ny Teknik har som första svenska tidning besökt bilfabriken i USA. 34 kommentarer

Gripens krokiga väg mot succé

Gripens krokiga väg mot succé

(TEKNIKHISTORIA) 1988 flög JAS 39 Gripen över Linköping. Det gick att se planet på två sätt. Antingen var det en dyr fåfänga som harvats fram genom förseningar och skandaler i tre decennier. Eller så var det ett smart, teknikledande stridsflygplan som konstruerades på bara några få år och gav Sverige en militär resurs i världsklass. Båda beskrivningarna stämde. 33 kommentarer

Knepen som gör elcykeln vädertålig
Knepen som gör elcykeln vädertålig

Knepen som gör elcykeln vädertålig

UNDER SKALET Allt fler svenskar köper elcyklar för att klara pendlingen till jobbet utan att bli alltför svettiga. Ny Teknik bänder upp en för att kolla vad som finns under kåporna. 34 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! 1 kommentar

Ny Teknik har tagit paus

Ny Teknik har tagit paus

Men tidningen är tillbaka 30 april. 1

Topplista

Spelet som fick Thyssen Krupp att ge upp Sverige

Spelet som fick Thyssen Krupp att ge upp Sverige

ANALYS. Saab är på god väg att ta över Kockums. 39

Senaste quizen

Alla våra quiz
Supermaskinen lyfter företagen

Supermaskinen lyfter företagen

Två småländska verkstadsföretag har investerat i var sin servoelektrisk laserkombimaskin. 1

Nytt stöd ska underlätta valet av byggprocess

Nytt stöd ska underlätta valet av byggprocess

En hög grad av industrialisering är inte lämpligt i alla byggprojekt.

Nätverk viktigare än bra betyg

Nätverk viktigare än bra betyg

Nätverka redan när du pluggar. Det har du igen när du ska söka jobb. 1

Skapar eldmönster med musik

Skapar eldmönster med musik

I Danmark har några unga fysiker lyckats skapa en ”Pyro board”. 2

Unika bilder visar tvärsnitt av universum

Unika bilder visar tvärsnitt av universum

Hubbleteleskopet visar objekt med markant olika avstånd till varandra. 3

”Går att bygga energieffektiva hus med låg miljöpåverkan”

”Går att bygga energieffektiva hus med låg miljöpåverkan”

Rapport: Välisolerat hus behöver inte vara en miljöbov. 13

Gör din egen gps-karta

Gör din egen gps-karta

Med en app och kartor från webben gör du egna gps-kartor. 17

Ett steg närmare säkert förvar av kärnbränsle

Ett steg närmare säkert förvar av kärnbränsle

Efter fyra års förberedelser har Äspölaboratoriets robot utfört sitt examensprov. 17

Har du hört floskeln förut?

Har du hört floskeln förut?

Kolla listan över de vanligaste flosklerna på arbetsplatsen. 5

Antagning.se kraschade igen

Antagning.se kraschade igen

Förlängd ansökningstid till högskoleutbildning. 1

Hubble-teleskopet slår avståndsrekord i rymden

Hubble-teleskopet slår avståndsrekord i rymden

Avståndet till stjärnor som finns 10 000 ljusår bort kan mätas. 4

Eldriven propeller för äventyrssportare

Eldriven propeller för äventyrssportare

Utvecklad med jetmotorteknik. 5

Uppgifter: Smart mobil från Amazon

Uppgifter: Smart mobil från Amazon

Skärm ska visa 3d-bilder utan speciella glasögon.

Annons
Annons

Senaste videoklippen

Under skalet: Elcykel

Visa alla

Hitta konsulten

Sök bland tusentals konsulter på nya Konsultguiden.se