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
Älskade hatade Slussen

Älskade hatade Slussen

TEKNIKHISTORIA. De senaste åren har debattens vågor gått höga över ombyggnaden av trafikförbindelsen Slussen i Stockholm. Men det är inget unikt för 2000-talet. 10 kommentarer

Tre våningar – på 
samma yta som två

Tre våningar – på samma yta som två

Tre våningsplan där det tidigare bara rymdes två, och en 40-procentig minskning av energianvändningen. 48 kommentarer

”En ensam Volvo sliter i motvind ...”

Utmaningen: Montera
Ikea-möbler – utan
någon beskrivning

Utmaningen i gratisspelet Höme Improvisåtion är på högsta nivå.

Startdatum klart för Europas rymdplan

I vilken låda finns rubinen?

Klarar du veckans logikproblem?

Carö Gustaf

Här 3d-printas slutstycket till svenska granatgeväret

Karlskoga placerar sig på den svenska 3d-kartan med ett nytt nationellt centrum för printing i 3d. 6 kommentarer

snackfras 3d

Bantade verktygsfräsen i skrivaren

Verktygsfräsen kunde göras 40 procent lättare när den tillverkades i 3d-skrivare. 3 kommentarer

Mini Minor kan bli Toyota Starlet

Mini Minor kan bli Toyota Starlet

Mini Minor kan bli resultatet av ett utökat samarbete mellan BMW och Toyota, som kan ge bilen namnet Starlet. 5 kommentarer

Annons

”Stopplagen är för otydlig”

Här är kommunen som ska fortsätta ställa egna särkrav på energiförbrukning – trots den nya stopplagen.

Kaplan hoppfull trots lagen

Kaplan hoppfull trots lagen

Nu när stopplagen har trätt i kraft tror bostadsministern ändå att kommunerna har möjligheter. 2 kommentarer

Norra Djurgårdsstaden Staffan Lorentz

Stopplag ger problem för prestigeprojekt

Förra bostadsministerns sista åtgärd: Införa stopplag för skärpta lokala energikrav. Nu skapar lagen problem för prestigeprojekt i Stockholm. 9 kommentarer

Flygfotogen och biodiesel ur fiskmaten

Algen Isochrysis som framställs för fiskföda innehåller ett fett som är användbart vid framställning av fotogen och biodielsel.

Appen berättar när 
ens flygplan ska krascha

Appen berättar när ens flygplan ska krascha

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

Containerfartyg

Jätteordern: 11 av världens största fartyg

Japanska varvet Imabari har fått en beställning på elva containerfartyg som ska bli världens största. 11 kommentarer

Myggor

Medel mot mygg verkar i ett halvår

Nytt bekämpningsmedel mot mygglarver. 17 kommentarer

Boeing 747-8.

Nya Air Force One är utsedd

TEKNIKSVEPET. Här är ett urval av de senaste tekniknyheterna. 23 kommentarer

Ny Tekniks läsare funderar på hur julgransbelysningen kan lysa trots att de är avslagna.

Läckström får julgran att tindra

TEKNIKFRÅGAN. Hur kan en julgran ute lysa fast strömmen är avstängd? Ny Tekniks läsare sprider ljus över en diodfråga. 18 kommentarer

VW håller fast vid förlustbilen Phaeton

VW håller fast vid förlustbilen Phaeton

Trots att Volkswagen ska spara 5 miljarder euro om året fortsätter satsningen på lyxbilen Phaeton som bedöms som en brakförlust. 12 kommentarer

Tesla

Rådet till skrotarna: Rör inte elbilarna

Bilåtervinnarnas kunskaper om den nya tekniken brister. ”Man gör bara fel en gång när det handlar om starkström”, säger Michael Abraham på Sveriges Bilåtervinnares Riksförbund. 63 kommentarer

El-expert: Väldigt enkelt att lära ut om återvinning

Lars Hoffmann, expert på elsäkerhet i fordon hos Sveriges Tekniska Forskningsinstitut (SP): Farhågorna är överdrivna. 3 kommentarer

Volvo och Siemens säljer elbussar globalt

Volvo och Siemens säljer elbussar globalt

Volvo Bussar och Siemens har tecknat avtal om leverans av hybridbussar och elbussar till städer i hela världen. 17 kommentarer

Oljetanker

Hur startar motorn på en oljetanker?

TEKNIKFRÅGAN. Vilken startmotor har motorn på en oljetanker? Vet du? 108 kommentarer

Dreamliner kevlar

Så ska batterier bli brandsäkra

Forskare tror sig ha hittat lösningen på brand i litimjonbatterier. 13 kommentarer

Lightlab

Lightlab släcker lågenergilampa

Efter 18 år ger svenska Lightlab upp försöken att utveckla en miljövänlig lågenergilampa. 23 kommentarer

Överåklagare: Kriminellt ladda in egna program

Överåklagare: Kriminellt ladda in egna program

En direktör friades från misstanke om dataintrång på jobbet. Nu protesterar en överåklagare: Handlingen var kriminell. 31 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. 1 kommentar

Lysholmsmotor

Första jetmotorn glömdes bort

TEKNIKHISTORIA. Redan på 1930-talet konstruerade Alf Lysholm den första svenska jetmotorn för flygplan. Men uppfinningen föll i glömska. 19 kommentarer

Reningsverkets hemligheter
Under skalet reningsverk

Reningsverkets hemligheter

UNDER SKALET Här renas vatten till 880 000 människor i ett komplicerat system av bassänger, filter och maskiner. 12 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!

De jagar första platsen på 33-listan

De jagar första platsen
på 33-listan

Här är bolagen som tävlar i regionsfinalen. Boka din plats nu!

Topplista

Senaste quizen

Alla våra quiz
Ulrika Lindwall

Film2Home växer med Headweb

”Sveriges största filmtjänst”, säger Film2homes vd Ulrika Lindwall 1

Container, koppar, Power Cube

Cointainern ska få slut på stölder av koppar

Tiofotscontainer fullproppad med elektronik står redo. 13

Nordiska chefer är rätt säkra på sin egen förmåga att klara en digital utveckling.

Chefer känner sig digitalt redo

Mindre övertygade är de att själva företaget fixar omställningen. 3

Varning: falska tekniknyheter

Varning: falska tekniknyheter

Här är sajterna som sprider lögnaktiga nyheter om teknik och vetenskap. 6

Josefin Arrhénborg och Maria Rindstam driver landets första båtskrotningsvarv. Troligen det enda renodlade skrotvarvet för fritidsbåtar.

Nationell satsning mot sänkta skrotskepp

De driver Sveriges enda skrotvarv för fritidsbåtar. 1

Vallastaden

”Inga gator behöver grävas upp mer”

Allt läggs i ett nästan två kilometer långt kulvertsystem. 10

Appar Hollywood

Industrin för appar större än Hollywood

Före 2008 existerade inte Apples App Store. Nu är den större än Hollywood. 4

Patrick Mesterton

Innovationshus invigdes i Stockholm

En miljö där storföretag kan experimentera tillsammans med snabbväxande innovationsbolag.

Robot – av sugrör

Robot – av sugrör

En liten programmerbar halvledarkrets och några färggranna sugrör är allt som behövs. 1

Snörobotar

Vart tusan tog alla snörobotar vägen?

Yuki Taro och Roboplow var stjärnor – sen slocknade de. 4

Tio knäböj i Mexico Citys tunnelbana ger ett gratisåk.

Knäböj ger gratis resa på tunnelbana

Senaste vapen mot fetma i Mexico. 4

Smartphone

Fyra sätt att använda din smartphone med vantar på

Finurliga sätt att slippa frysa när du vill kommunicera. 8

Binopad

Skärmen visar huset virtuellt

Sätt på dig en digital mask och kliv in i en ny upplevelse av en bostad. 1

Bättre sömn

Ändringen på arbetsplatsen gav bättre sömn

Ny studie: Mer utvilade anställda. 2

jobb141 st

Utvalda jobb inom forskning och innovation

Annons
Annons

Senaste videoklippen

Bygg möbler i ikeaspelet

Visa alla

Hitta konsulten

Sök bland tusentals konsulter på nya Konsultguiden.se