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

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
Metoden som gav 
miljoner tvålar

Metoden som gav miljoner tvålar

TEKNIKHISTORIA. Nicolas Leblanc löste ett av sin tids största industriella problem med en process för att tillverka natriumkarbonat. Tidningen Teknikhistoria har porträtterat tvålhjälten.

Undervattensdrönare Remus 600

Attackubåtar i USA får undervattensdrönare

Amerikanska attackubåtar ska senare i år börja använda undervattensdrönare, som utför uppdrag på egen hand. 27 kommentarer

Här lufttankar de drönaren

Här lufttankar de drönaren

Den första lufttankningen med en obemannad flygfarkost gjordes i veckan.

Litiumbatteri

Varför slocknar litiumbatteriet?

TEKNIKFRÅGAN. Varför dör mitt dyra litiumbatteri före alkalinbatteriet? Ge besked i Ny Tekniks läsarfråga. 6 kommentarer

Vilken vinflaska är förgiftad?

Veckans gåta: Hitta
det förgiftade vinet

Hur ska kungen hitta flaskan med dödligt gift?

Vattenfall

Riksrevisionen: Vattenfall satsar för lite på forskning

Kritik mot den statliga energijätten på flera punkter i en färsk granskning. 7 kommentarer

”Vänlig” målarfärg ger fler allergier

Fler flickor än pojkar hotas på sommarjobbet

FARLIGASTE BRANSCHERNA. De senaste fem somrarna har 917 ungdomar skadats så svårt på arbetet att det har lett till sjukskrivning.

Annons
solceller

Fem största hindren för mer svensk solenergi

Gamla prislistor, fula solceller och höghus som skuggar. Här är hindren för mer solenergi i Sverige. 56 kommentarer

Solcell

Skattesmäll för solceller

Regeringens förslag på energiskatt för solel slår hårt mot många solcellsanläggningar. 166 kommentarer

Tjäna 1,75 kronor mer per kWh på solcellerna

Från 25 till 200 öre per kilowattimme. Så mycket skiljer ersättningen från elbolagen när solcellsägare säljer sin överskottsel. 17 kommentarer

Marie Alpman

Sverige behöver fler som Tobii

KRÖNIKA. Några killar på KTH får en lysande idé. Efter så där 10-15 år har bolaget 600 anställda och noteras på Stockholmsbörsen. 17 kommentarer

Här lagar de datorn – i ugnen

Här lagar de datorn – i ugnen

Har datorn gett upp? Testa att ugnsbaka moderkortet i 200 grader. 29 kommentarer

Vad är bäst för miljön?

Se resultatet
  • Ugnsbaka datorn tillbaka till livet 74%
  • Köpa en ny 26%
Rösta
TAT-grundaren: 
Blackberry ett 
sjunkande skepp

TAT-grundaren: Blackberry ett sjunkande skepp

Hampus Jakobsson kommenterar nedläggningen av Blackberry i Malmö. 4 kommentarer

Blackberry lägger ner i Malmö

Blackberry, före detta TAT i Malmö, lägger ner svenska verksamheten.

Lättare hitta försvunna plan

Kugghjul av plast
lika bra som metall

Bilens kugghjul av metall kan ersättas av kolfiberförstärkt plast.

SENASTE TEKNIKNYTT
Första videon på Youtube

Första videon på Youtube

TEKNIKSVEPET. I den första videon som lades upp på Youtube är huvudpersonerna – elefanter. Här är ett urval av de senaste tekniknyheterna. 1 kommentar

Sony

Mobilbolagen lämnar stort tomrum i Skåne

Få tror att Sony finns kvar i Lund om fem år. Axis riskerar samma öde. 3 kommentarer

Susanna Baltscheffsky

En chans att vara innovativ, Stefan Löfven

LEDARE. I Skåne försvinner ingenjörsjobb när storbolag drar ner på sin verksamhet. 8 kommentarer

”Vi behöver folk, gärna Sonys”

Neo Technology tog in 170 miljoner kronor för att växa snabbare.

Ewa Solutions kopplar upp

Skånebolag är duktiga på prylarnas internet.

Regeringen säger ja till cyberattacker

Försvarsmakten har länge velat få genomföra egna cyberattacker. 15 kommentarer

schweizisk fickkniv

Varför klipper saxen
i fickkniven bäst?

TEKNIKFRÅGAN. Ge besked i Ny Tekniks Teknikfråga. 11 kommentarer

Ericsson Hans Vestberg

Hans Vestberg: Nokias förra strategi var fel

Ericssons vd Hans Vestberg menar att Nokias köp av Alcatel-Lucent är logiskt. 11 kommentarer

Mercedes framtidsbuss - lång och eldriven

Mercedes framtidsbuss - lång och eldriven

Framtidens bussar är eldrivna och långa med plats för närmare 200 passagerare. 4 kommentarer

Flytande bron är som 
en gigantisk cykelkedja

Flytande bron är som en gigantisk cykelkedja

I Norge planeras en ny typ av flytbro som ska bestå av rörliga länkar likt en gigantisk cykelkedja. 16 kommentarer

Det japanska magnetsvävtåget har nu kört i över 600 km/h.

Sju artiklar du inte får missa

En ny chans att upptäcka sju intressanta artiklar i veckans Ny Teknik. 1

Topplista

Signalfel

Vad är egentligen ett signalfel?

Här är svaret på ständiga frågan när tågtrafiken krånglar. 31

Steve Wozniak

Applegrundaren kluven till AI

Steve Wozniak är orolig för att maskinerna ska springa om oss. 13

Cool matkasse ersätter kylbil

Cool matkasse ersätter kylbil

33-LISTAN. Papperskassen som fungerar som kyl och frys är redo för lansering. 1

Årets hetaste produktnyhet inom byggbranschen

Miljövänligt flamskyddsmedel får guldmedalj.

Så många partiklar andas du in på jobbet

Så många partiklar andas du in på jobbet

KARRIÄR. Hur många små partiklar finns det i luften på jobbet? Här är svaret. 3

Amra växer med fettmätning

Amra växer med fettmätning

33-LISTAN. Vad är fett och vad är muskler? Linköpingsföretaget har svaret. 2

Biltvätt hemma kostar fyra miljarder om året

Biltvätt hemma kostar fyra miljarder om året

Svenskt Vatten: Du flyttar över kostnaden till naturen. 68

Stressen avslöjar vem du är

Stressen avslöjar vem du är

KARRIÄR. Lär dig hur du agerar under press. Först då kan du hitta vägar till utveckling. 8

Ministern: Nedläggning av Astra Zeneca ett uppvaknande

Ministern: Nedläggning av Astra Zeneca ett uppvaknande

”Ett Sputnik moment”, sa forskningsministern. 7

Huawei

Huawei satsar på publika molntjänster

Ska konkurrera med sina kunder - operatörerna. 2

De tävlar om europeiskt innovationspris

De tävlar om europeiskt innovationspris

Svenskar bland de nominerade till Europeiska patentverkets årliga uppfinnarpris.

Sverige jagar ”månlandning”

Sverige jagar ”månlandning”

Sikta mot stjärnorna, brukar man säga. 2

jobb227 st

Utvalda jobb inom forskning och innovation

Annons
Annons

Senaste videoklippen

Drönare lufttankar

Visa alla

Hitta konsulten

Sök bland tusentals konsulter på nya Konsultguiden.se