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

Bristen på laddstationer bromsar elbilen i Sverige

Bristen på laddstationer bromsar elbilen i Sverige

Norge bygger hundratals snabbladdare för att elbilsförare ska slippa oron för att bli stående med tomt batteri. Estland likaså. I Sverige finns endast 32 platser med snabbladdare. 85 kommentarer

Vår elbilsturné testar laddningen i praktiken

Vår elbilsturné testar laddningen i praktiken

Hur lång tid tar det att köra elbil mellan landets två största städer? Är det ens möjligt? Ny Teknik testar. 16 kommentarer

Här slår Tesla rekord

Tesla S är mest sålda bil i Norge under första kvartalet. 165 kommentarer

Ny lag mot plastpåsar

Den frikostiga användningen av plastpåsar ska minska i Europa. 80 procent ska ha försvunnit om fem år. 29 kommentarer

TEKNIKSVEPET

Ny måne hittad runt Saturnus

München pekas ut som Europas it-nav och rymdfarkosten Cassini kan ha hittat en ny måne. Här är några av de senaste tekniknyheterna.

Bomba i google

Här letar miniubåten efter försvunna MH370

Miniubåten Bluefin 21 bygger upp en 3d-karta av havsbottnen med hjälp av reflekterade ljudpulser.

Därför gav Thyssen 
Krupp upp Kockums

Därför gav Thyssen Krupp upp Kockums

Därför gav Thyssen 
Krupp upp Kockums

ANALYS. Gång på gång blev Saabs delegation avspisad när man uppvaktade tyskarna. Sen hände något. 32 kommentarer

Saab köper Kockums

Icke bindande avsiktsförklaring undertecknad. 35

Motorer hämtade på Kockums

Topphemlig försvarsutrustning togs av FMV. 69

Skjuter fortkörare med ljudkanon

Ett ljudligt skott ska få fortkörare vid vägarbeten i Missouri att sänka farten. 4 kommentarer

Annons
Orolig anställd.

Kan chefen säga upp halva min anställning?

Experten på arbetsrätt svarar orolig anställd.

DEBATT
”Förnybart gör Europa oberoende av rysk gas”

”Förnybart gör Europa oberoende av rysk gas”

DEBATT. Krisen i Ukraina blottar EUs ohållbara beroende av rysk energi. Men med 100 % förnybar energi kan vi få ett oberoende energisystem och samtidigt öppna för export av smart teknik, skriver miljöpartisterna Isabella Lövin och Peter Eriksson. 58 kommentarer

Ukraina köper tysk gas

Tyskland börjar leverera. 46

Ukraina slutar köpa rysk gas

Priset höjdes med 80 procent. 20

Vinnova ska ansvara för företagsinkubation

Beslutet fattades av regeringen på onsdagen. 1 kommentar

Skadestånd för kärnkraftsstopp i sikte

Tyska energibolag har nu kommit ett steg närmare att få skadestånd för stängningen av kärnkraftverken 2011. 5 kommentarer

Bevisat: Tetrakvarkar finns

Bevisat: Tetrakvarkar finns

Deras existens har betraktats som hypotetiskt möjliga, men knappas troliga. 4 kommentarer

”Löfvén satsar på 
att lösa fel problem”

”Löfvén satsar på att lösa fel problem”

REPLIK. Statens riskkapital kan bara ge försumbara effekter på innovationskraften, enligt Christian Sandström på Ratio. 6 kommentarer

Knepen som gör elcykeln vädertålig
Knepen som gör elcykeln vädertålig

Knepen som gör elcykeln vädertålig

UNDER SKALET Allt fler svenskar köper elcyklar för att klara pendlingen till jobbet utan att bli alltför svettiga. Ny Teknik bänder upp en för att kolla vad som finns under kåporna. 34 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! 1 kommentar

Topplista

Buggen som hotar hela internet

Buggen som hotar hela internet

Har varit oupptäckt i två år. 29

Senaste quizen

Alla våra quiz
Gör din egen gps-karta

Gör din egen gps-karta

Med en app och kartor från webben gör du egna gps-kartor. 4

Ett steg närmare säkert förvar av kärnbränsle

Ett steg närmare säkert förvar av kärnbränsle

Efter fyra års förberedelser har Äspölaboratoriets robot utfört sitt examensprov. 3

Har du hört floskeln förut?

Har du hört floskeln förut?

Kolla listan över de vanligaste flosklerna på arbetsplatsen.

Antagning.se kraschade igen

Antagning.se kraschade igen

Förlängd ansökningstid till högskoleutbildning. 1

Hubble-teleskopet slår avståndsrekord i rymden

Hubble-teleskopet slår avståndsrekord i rymden

Avståndet till stjärnor som finns 10 000 ljusår bort kan mätas. 1

Eldriven propeller för äventyrssportare

Eldriven propeller för äventyrssportare

Utvecklad med jetmotorteknik. 4

Uppgifter: Smart mobil från Amazon

Uppgifter: Smart mobil från Amazon

Skärm ska visa 3d-bilder utan speciella glasögon. 1

Uppkopplad fälla hejdar råttinvasion

Uppkopplad fälla hejdar råttinvasion

”Det största som hänt råttbekämpning på 40 år”. 2

Politikerkamp i Starcraft

Politikerkamp i Starcraft

Politikerna slogs virtuellt. 2

Google glass säljs under en dag

Google glass säljs under en dag

Google lanserar sina glasögon. 6

FN: Sverige osäkert val för förnybar energi

FN: Sverige osäkert val för förnybar energi

Råder osäkerhet kring framtida energipolitik i många länder. 10

Vädersatelliter blir världens bästa

Vädersatelliter blir världens bästa

Nästa generations satelliter kan rädda tusentals liv. 5

Mobilen scannar varorna

Mobilen scannar varorna

Ica inleder ett försök med självscanning av varor. 6

Trend: Digitala bokabonnemang

Trend: Digitala bokabonnemang

Fyra svenska bolag slåss nu på marknaden för e- och ljudböcker. 2

Annons
Annons

Senaste videoklippen

Under skalet: Elcykel

Visa alla

Hitta konsulten

Sök bland tusentals konsulter på nya Konsultguiden.se