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
Hemligheten bakom
framgångarna avslöjad

Hemligheten bakom framgångarna avslöjad

TEKNIKHISTORIA. I en intervju med tidskriften Teknikhistoria avslöjar racingstjärnan 67-årige Per-Olof ”Posa” Serenius en annan hemlighet bakom alla framgångar. 4 kommentarer

Vattenfall släpper
smarta laddboxar

Vattenfall släpper smarta laddboxar

”Vi vill sätta fart på utbyggnaden av laddinfrastruktur för elbilar.” 40 kommentarer

Miljöprofessor ska styra 
in Vattenfall på nya spår

Miljöprofessor ska styra
in Vattenfall på nya spår

"Jag känner mig hedrad", säger Tomas Kåberger om nomineringen till ny styrelseledamot i Vattenfall.

Öppnar du rätt dörr vinner du bilen. Annars blir du ägare till en get.

Vinner du bilen?

Veckans gåta: Här är tävlingen för statistiker.

Ultratunt stål lika 
lätt som kolfiber

Ultratunt stål lika lätt som kolfiber

Den är stark, lätt som kolfiber och behöver aldrig målas. Här är första båten som är byggd i Sandviks rostfria specialstål. 105 kommentarer

SENASTE TEKNIKNYTT
mobil Samsung Galaxy S6 Edge

Fem finurliga finesser med böjd mobilskärm

TEKNIKSVEPET. Här är ett urval av de senaste tekniknyheterna. 3 kommentarer

Infinite USB erbjuder tandemkoppling av usb-kontakter.

Tandemkoppla usb-kontakterna

Med en ny usb-kontakt finns alltid en ledig port.

Annons

RIT-avdrag ska göra Sverige bäst på it

Regeringens digitaliseringsutredare föreslår en skattereduktion för it-tjänster i hemmet. 47 kommentarer

Ta hjälp av Talentum inför Almedalen 2015. Vi ser till att ditt budskap når fram.

Sammanfattat är en ny tjänst för dig som vill ha ett försprång.

Färre gissningar och mer fakta som leder till bättre beslut i ledningsgruppen.

Hemliga testet: Solceller överlever svensk vinter

Hemliga testet: Solceller överlever svensk vinter

Har hittills klarat 20 minusgrader i hemlig sjö i Värmland. 27 kommentarer

Tim Cook

Apples vd ger bort sina pengar

Skänker sin förmögenhet till välgörenhet. 13 kommentarer

Exakt så här fungerar dörren 
till cockpit på ett Airbus-plan

Exakt så här fungerar dörren till cockpit på ett Airbus-plan

”Det ska gå att ta sig in även om en pilot exempelvis blir sjuk”, säger Gunnar Ljungberg, på Transportstyrelsen. 30 kommentarer

Airbus A320

Teorin: Andrepiloten ville förstöra planet

Airbus-planets andrepilot kan medvetet ha kraschat planet. Så tolkar utredarna innehållet i ljudinspelningen från flygningen. 36 kommentarer

Piloten i Airbus-planet blev utelåst

En av piloterna på Germanwingsplanet Airbus A320-211 lämnade förarkabinen före olyckan och kunde inte komma in igen. 56 kommentarer

Statens Haverikommission: Hopp om bra information

Det kan gå snabbt att få ut viktiga data ur svarta lådan. 3

Lufthansas vd: Kraschen
är oförklarlig

Carsten Spohr vill inte spekulera om orsaken till olyckan. 6

Tjocka kan få skydd mot diskriminering på jobbet

Lockande trixa med arbetstiden

För vissa råder minutkontroll, för andra frihet under ansvar.
- Det gäller att inte bli frestad när du själv kan och får ändra dina tidrapporter, säger experten.

Här sväljer vägen bussen
– och spottar ut den igen

Här sväljer vägen bussen – och spottar ut den igen

Vägen i Brasilianska Para svalde inte bara en hel buss – den spottade sedan ut den igen. Kolla in det bisarra klippet. 3 kommentarer

tv-avgift

Tv-avgiften ska bytas ut

”Vi kommer inte att ha kvar dagens system.” 54 kommentarer

INDUSTRIMÄSSORNA
”Kompetens viktigast för att inte outsourca industrin”

”Kompetens viktigast för att inte outsourca industrin”

Svensk industri har en framtid. Men inte utan att vi kämpar för den. Det menar ABB-chefen Håkan Nytorp. 15 kommentarer

Fler vill ha hjälpmedel för tunga lyft

Efterfrågan på smarta lyfthjälpmedel ökar.

Ny generation pumpar minskar friktion

Vakuumpump utvecklad med ny teknik. 8

Ny metod fixar gamla maskiner

3d-scanning för att tillverka reservdelar. 5

Vägde 60 ton – 
bron pallade 4

Vägde 60 ton – bron pallade 4

Långtradarchauffören gav full gas över flottbron i Gagnef i en förhoppning att hinna över. 68 kommentarer

Kollapsade under traktorn

Kollapsade under traktorn

Inom loppet av 15 timmar rasade två broar av för tungt lastade fordon. 13 kommentarer

Långtradaren knäckte 
bron – på två ställen

Långtradaren knäckte bron – på två ställen

Chauffören av en långtradare med släp som vägde flera tiotals ton försökte köra över en bro i Gagnef. 44 kommentarer

DAB-radiomottagare Pure Evoke-3.

”PTS har rätt, skrota DAB”

Kritiken är stark mot digital ljudradio – även bland Ny Tekniks läsare. 40 kommentarer

DAB-radion totalsågas

Den statliga myndigheten Post- och telestyrelsen är obönhörlig i sin kritik av digitalradioutredningen. 151 kommentarer

Så länge räcker svenska 
registreringsskyltarna

Så länge räcker svenska registreringsskyltarna

Många Ny Teknik-läsare har ställt sig frågande till varför inte nuvarande system med registreringsskyltar på bilar skulle räcka till. Det finns ju miljoner kombinationer kvar. 10 kommentarer

Roboten blir din personliga tränare

Roboten blir din personliga tränare

Vässar formen på elitidrottare. 1

Topplista

Senaste quizen

Alla våra quiz
Orolig chef

Framtidens chef – var beredd på turbulens

KARRIÄR. Psykologens tips till chefer: Släpp kontrollbehovet. 1

Mapillarys karttjänst

Dom ger Mapillary rätt ta bilder som Google

Malmöbolaget får rätt i Förvaltningsrätten.

Amazon

Robotar ska välja varor i Amazons tävling

I slutet av maj är det premiär för Amazon Picking Challenge.

Planeten Mars.

Kväve upptäckt på Mars

Stärker hypotesen att liv kan ha funnits. 7

Drönare blir hjälpsamma smycken

Drönare blir hjälpsamma smycken

Ser ut som smycken men fungerar som räddare i nöden. 4

8 nya teknikåkommor – och hur du undviker dem

8 nya teknikåkommor – och hur du undviker dem

KARRIÄR. Sätt stopp för mobilnacke, sms-tumme och laptopknä.

Träffa Sveriges hetaste teknikbolag på 33-listans final

Träffa Sveriges hetaste teknikbolag på 33-listans final

Den 14 april är det dags för 33-listans final.

Spargris

11 steg till rättvisare löner

KARRIÄR. ”Grogrund för en konflikthärd”, säger löneexperten.

Vinn biljetter till kårspex

Vinn biljetter till kårspex

Sugen på spex? Nu har du ”Hadrianus mur – eller skottsäker arkitektur”. 1

Drag eller tryck i cykelhjulet?

Drag eller tryck i cykelhjulet?

MINIPROBLEMET. Löser du professor Göran Grimvalls snurriga problem? 38

Siffrorna bakom solförmörkelsen

Siffrorna bakom solförmörkelsen

Solforskarna i Borlänge har statistiken. Och ESA hetaste filmklippet. 3

”Västlänken borde kallas det stora tågrånet”

”Västlänken borde kallas det stora tågrånet”

DEBATT. Skattebetalarna borde få veta kostnaden, anser professorn. 229

jobb146 st

Utvalda jobb inom forskning och innovation

Annons
Annons

Senaste videoklippen

Automatisk farthållning

Visa alla

Hitta konsulten

Sök bland tusentals konsulter på nya Konsultguiden.se