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
Elbilen trivs bäst i sol och lagom temperatur, visar forskning.

Här trivs elbilen bäst

Nu är det vetenskapligt bevisat! Elbilen och människan har samma preferenser när det gäller vädret. 9 kommentarer

Bränslecellen 
som ska säljas
i vanlig kiosk
Bränslecellen 
som ska säljas
i vanlig kiosk

Bränslecellen som ska säljas i vanlig kiosk

Bränslecellen 
som ska säljas
i vanlig kiosk

Efter tre omtag och flera ändringar av inriktningen ska Myfc bli masstillverkare av bränsleceller för konsumenter. Ny Tekniks Sverker Brundin är på plats i Barcelona. 13 kommentarer

Zuckerberg: 
Skulle gärna jobba 
ihop med Google

Zuckerberg: Skulle gärna jobba ihop med Google

Facebook-vd:n bjöd in sökjätten till samarbete.

Ericsson: Här är nästa generations viktigaste mjukvara

Moln- och datacenterteknik blir allt viktigare för Ericsson. 3 kommentarer

Klänning i guld och vit och blå och svart

Blå eller guld – välj färg på klänningen själv!

Färgen på klänningen spelar ingen roll. Ett företag har 3d-printat ut en av varje.

Klänningen är blå!

Klänningen är blå!

Något så trivialt som färgen på en klänning har orsakat en smärre storm på sociala medier. 35 kommentarer

Iran vill ha deras kärnkraft

Iran vill ha deras kärnkraft

Inför hoppet om hävda sanktioner visar Iran klart intresse för att köpa landets kärnreaktorer. 16 kommentarer

Spionbatteriet spårar mobilen

Minsta cykeln viks ihop

En ny cykel som kan vikas ihop sägs vara minst i sitt slag.

Volvos trendbrott: Ersätter robotarna med människor

Volvos trendbrott: Ersätter robotarna med människor

Volvo XC90 är konstruerad för att den nya karossfabriken ska bli tio procent effektivare än någon annan. Här är framgångsreceptet. 3 kommentarer

Hela problemlistan för Volvos nya karossfabrik

Volvo har kartlagt de främsta orsakerna till produktionsstörningar. 7 kommentarer

Eddie Pröckl

Därför backar Volvo

KRÖNIKA. ”Det är ingen revolution, men definitivt ett trendskifte”, tycker Ny Tekniks Eddie Pröckl. 14 kommentarer

Annons

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.

SENASTE TEKNIKNYTT
Mobilen öppnas 
med ögonscanner

Mobilen öppnas med ögonscanner

TEKNIKSVEPET. Här är ett urval av de senaste tekniknyheterna.

Vind, sol

Hur lagrar jag energi smartast?

TEKNIKFRÅGAN. Ge besked i Ny Tekniks Teknikfråga. 43 kommentarer

Volkswagen Passat

Här är årets bil

Överlägsen vinnare efter omröstning. 3 kommentarer

Lena Ek.

Förra miljöministern: Skandalöst, Försvaret

”Om Swedavia kan byta brandskum så borde Försvarsmakten också kunna göra det”. Det tycker förra miljöministern Lena Ek (C) och sätter press på försvarsministern. 6 kommentarer

Ventillås, polisen

Här är polisens hemliga ventillås

Den första bil som klampades av polisen med stöd av nya klamplagen hindrades att fortsätta färden med ett litet men verkningsfullt tyskt ventillås. 61 kommentarer

Första bilen klampad

Från 1 mars får polisen klampa fordon som bryter mot lagen. Första bilen som åkte dit hade 2 330 kilos överlast. 11 kommentarer

DEBATT
En smartladdstation mitt i Brunflo centrum.

”Avgift vid stolpen får fart på elbilarna”

”Avgift vid stolpen 
får fart på elbilarna”

DEBATT. Inställningen att elbilar skulle tanka gratis är naiv. Endast genom affärsmässighet kan utvecklingen ta fart på riktigt, enligt Mikael Hagman, Jämtkraft. 23 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

Allergitest, 33-listan

Djurfritt allergitest vill
pricka in vinnarplats

I kväll tävlar tre företag i 33-listans regionfinal i Lund.

Topplista

Senaste quizen

Alla våra quiz
Jack Nikogosian, Bitcoin

Han ska leva en
månad på Bitcoin

Jack Nikogosian: Det blir svårt med transporter. 2

Kristina Persson, minister för strategi- och framtidsfrågor

Ekonomer ska förstå robotisering

Regeringen vill möta världsförändringar. 6

Möte

Så slipper du onödiga möten

Möten upptar på tok för mycket av arbetstiden. 3

”Vi gör en chattapp utan koppling till internet”

”Vi gör en chattapp utan koppling till internet”

Ny Teknik pratar med tre entreprenörer som nätverkar på Mobile World Congress i Barcelona.

Nosa näsplugg

Näsplugg ska rädda föräldrar från bajsblöjan

En ny näsplugg ska rädda mot dålig lukt. 6

crunchfish

Crunchfish tar sin gest-selfie-app till Barcelona

Malmöföretaget åker till mobilmässan.

Prenumerera på Teknikrevyns nyhetsbrev

Prenumerera på Teknikrevyns nyhetsbrev

Veckans bästa artiklar direkt i brevlådan.

Vad ska vi testa?

Vad ska vi testa?

Surfplattor, mobiler, Jas...
Mejla oss vad vi borde undersöka! 11

jobb175 st

Utvalda jobb inom forskning och innovation

Annons
Annons

Senaste videoklippen

Mark Zuckerberg

Visa alla

Hitta konsulten

Sök bland tusentals konsulter på nya Konsultguiden.se