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

Tipsa en vän om en artikel

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
Här kommer snålaste 
bensinbilen i Sverige

Här kommer snålaste bensinbilen i Sverige

1309 kilometer – på 1 liter bensin. 6 kommentarer

Nummerplåt

Extra bokstav på nummerplåten

Framtidens skylt – om Transportstyrelsen får bestämma. 25 kommentarer

Vad vill du helst ha för ny nummerplåt på bilen?

Se resultatet
  • Bokstav i stället för siffra 53%
  • Siffra i stället för bokstav 12%
  • Extra siffra eller bokstav 35%
Rösta
Ståljätte ger stöd åt solbil

Ståljätte ger stöd åt solbil

Tyska ståljätten ThyssenKrupp är med och tar fram en soldriven sportcoupé med studenter från högskolan i Bochum.

Daimler följer Tesla – 
säljer hushållsbatterier

Daimler följer Tesla – säljer hushållsbatterier

Tesla började i maj, Daimler följer efter i juni.

Så funkar momentstaven

Så funkar momentstaven

TEKNIKFRÅGAN. Hur kan en gulmålad pinne göra nytta när man byter däck? Ny Tekniks läsare ger besked.

Elon Musk får militära uppdrag

Elon Musk får militära uppdrag

Elon Musks rymdföretag SpaceX har godkänts av USA:s flygvapen för militära rymduppdrag, en marknad värd omkring 80 miljarder kronor de närmaste åren. 1 kommentar

Annons
SENASTE TEKNIKNYTT
Iphone

Här är SMS:et som kraschar din Iphone

TEKNIKSVEPET. Här är ett urval av de senaste tekniknyheterna. 7 kommentarer

De mest lönsamma 
läkemedlen i världen

De mest lönsamma läkemedlen i världen

LISTA. Åtta biologiska läkemedel toppar listan över läkemedel som drar in mest pengar i världen. 4 kommentarer

Margareta Ozolins Nordvall

Därför valde Astra Zeneca Södertälje

Astra Zeneca valde bort USA och Storbritannien för sin framtidsfabrik.”Det visar att svensk produktion är i världsklass”, säger produktionschefen Margareta Ozolins Nordvall.

Susanna Baltscheffsky

Är montering Sveriges framtid?

LEDARE. ”Det osar framtid.” Orden kom från statsministern 4 kommentarer

Klarar han ombordkörningen?

Klarar han ombordkörningen?

En bilist är övertygad om att det här är en bra idé. 7 kommentarer

Professorns totalsågning 
av nya biobränsle-planen

Professorns totalsågning av nya biobränsle-planen

Att låta passagerare köpa speciella biljetter för att flygbolagen ska tanka biobränsle är inget som professor Stefan Gössling imponeras av: Några biobiljetter kommer jag inte att börja köpa. 27 kommentarer

Transportekonom: Värt att testa

Arne Karyd: Jag förstår att flygbolagen vill visa att de gör något.

”Biobiljett” ska tanka plan med biobränsle

Nu kommer biljetten som tankar mer biobränsle i flyget. 20 kommentarer

Hitta rätt – utan gps

Hitta rätt – utan gps

Drönare kan hitta sin flygväg med hjälp av en kamera. 10 kommentarer

Saab säljer unika 3d-bilder

Saab säljer unika 3d-bilder

Amerikanskt satellitbildsbolag köper in sig i Saabs 3d-bolag. 8 kommentarer

Nevs startar fabrik i Kina

Nevs startar fabrik i Kina

Tillverkaren av Saab-bilar, Nevs i Trollhättan, får två nya kinesiska aktieägare och ska starta tillverkning i Kina meddelas från Trollhättan på onsdagen. 18 kommentarer

Mistral kan ta 16 helikoptrar.

Ryssland bygger egna ersättare för Mistral

Ryssland planerar bygga egna helikopterfartyg som ersättning för de franska Mistralfartyg som inte levererats. 63 kommentarer

”Mr Pluto”: Det kan 
vara ett istäcke där

”Mr Pluto”: Det kan vara ett istäcke där

”Mr Pluto”: Det kan 
vara ett istäcke där

BOULDER. Nasas rymdfarkost på väg att närma sig Pluto. Ny Tekniks Linda Nohrstedt och Helen Ahlbom har träffat Alan ”Mr Pluto” Stern.

Emma Birath från Sverige är driftingenjör på rymdprojektet.

Svenska studenten blev kvar hos Nasa

Hon åkte som utbytesstudent till USA i början av 90-talet. Nu är Emma Birath rymdprojektets driftingenjör.

Gps

Varför missar gps:en vägen?

TEKNIKFRÅGAN. Ge besked i Ny Tekniks läsarfråga. 11 kommentarer

Debattörerna säger ett tydligt nej till dab.

Upprop: Rösta nej till utbyggnad av dab-radio

DEBATT. Avsluta diskussionen om dab-radio en gång för alla. Det skriver en grupp centerpartister. 42 kommentarer

Kinesiska tåg till Europa

Kinesiska tåg till Europa

Tiden när europeiska järnvägsbolag valde europeiska tåg är förbi. 72 kommentarer

Topplista

grafik

Rymdfarkoster av grafen drivs av solen

Alternativ till de solsegel som används för att driva rymdsonder. 7

Miljardsatsning ska koppla upp svensk industri

Miljardsatsning ska koppla upp svensk industri

För att svensk industri ska hänga in i det uppkopplade samhället startar Wallenbergstiftelsen ett nytt forskningsprogram.

Ikea gör möbler av papper

Ikea gör möbler av papper

Enligt pressuppgifter ska Ikea inom två år lansera pappmöbler. 3

Tangentbordet projiceras på bordet

Tangentbordet projiceras på bordet

Laserprojektor byggs in i mobil. 1

Algoljan som skonar fisken

Algoljan som skonar fisken

33-LISTAN. Lika nyttigt som fiskolja - fast utan fisk. 7

Nya trendhänget: Tvättstugan

Nya trendhänget: Tvättstugan

Framtidens tvättstuga är central när HSB drar igång ett Living lab för studenter och forskare i Göteborg. 3

Andreas Bernström, vd för Sinch

Förser appar med kommunikation

Verktyget för att addera appen med chatt, röst eller videokommunikation. 2

Dagens ego-boost: DU är toppen!

Dagens ego-boost: DU är toppen!

KARRIÄR. Svenskarna om ingenjörer: Ni har gjort livet bättre. 1

Självkörande taxi tar teknik från KTH

Självkörande taxi tar teknik från KTH

Utvecklar självkörande taxi baserad på teknik från KTH. 9

Vart tar energin vägen?

Vart tar energin vägen?

MINIPROBLEMET. Knäck professor Göran Grimvalls nöt den som kan. 35

Jogga på cykeln

Jogga på cykeln

MACKAPÄRER. Våren är här. Dags att vara mer utomhus. 4

Nätta mikroskopet räddar liv

Nätta mikroskopet räddar liv

Ett svenskt mikroskop i fickformat upptäcker livmoderhalscancer i 30 länder. 1

Självstyrande bil byggd på en vecka

Självstyrande bil byggd på en vecka

”Det första vi gjorde var att bränna hela styrelektroniken.” 14

jobb304 st

Utvalda jobb inom forskning och innovation

Annons
Annons

Senaste videoklippen

Tangentbord på bordet

Visa alla

Hitta konsulten

Sök bland tusentals konsulter på nya Konsultguiden.se