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
Fyll din sommar 
med teknik-skatter

Fyll din sommar med teknik-skatter

På sommaren ska du hitta frid, och se till att låta hjärnan vila när du har fått massa ledig tid att till dussinet roliga platser bila.

Soltaket gör bilen snålare

Soltaket gör bilen snålare

Hur mycket bränsle spar en bil genom att använda solceller på taket. Bilunderleverantören Webasto studerar frågan. 56 kommentarer

Viadukten blir vindkraftverk

Viadukten blir vindkraftverk

Utrymmet under vägbroar kan utnyttjas för att installera vindturbiner visar en studie gjord på Gran Canaria. 37 kommentarer

Rymdfrakt 
på väg mot ISS

Rymdfrakt på väg mot ISS

Efter haveriet med den amerikanska leveransen av proviant till rymdstationen ISS startade på morgonen en rysk farkost med 2,5 ton förnödenheter. 5 kommentarer

SENASTE TEKNIKNYTT
Robotmobilen är 
starkare än stål

Robotmobilen är starkare än stål

TEKNIKSVEPET. Här är ett urval av de senaste tekniknyheterna. 4 kommentarer

Flygplan flygkrasch Taiwan

”Wow, drog i fel reglage”

Piloten i det passagerarplan som i februari störtade i en flod i Taiwan stängde av planets enda fungerade motor. 14 kommentarer

Annons
Hur stoppar tejp sniglar?

Hur stoppar tejp sniglar?

TEKNIKFRÅGAN. Vad händer med snigeln när den kryper över snigeltejpen? Ge besked i Ny Tekniks läsarfråga. 14 kommentarer

Nasas flygande Marsvinge

Nasas flygande Marsvinge

Prandtl-m är namnet på den flygande vinge som Nasa tänker sig ska glida ner mot planeten Mars yta. 11 kommentarer

Förslaget: Gränsen för 
skatt på solel ändras

Förslaget: Gränsen för skatt på solel ändras

Efter den massiva kritiken: Regeringen har presenterat nya möjliga skatteregler för solcellsanläggningar. 19 kommentarer

Romson och Baylan: Vi siktar på 100 procent förnybart

Romson och Baylan: Vi siktar
på 100 procent förnybart

DEBATT. Energipolitiken är en grundläggande del av byggandet av ett hållbart samhälle, skriver miljöminister Åsa Romson (MP) och energiminister Ibrahim Baylan (S). 262 kommentarer

Biljättar sponsrar 
nya vätgasmackar

Biljättar sponsrar nya vätgasmackar

De tre japanska biltillverkarna Honda, Nissan och Toyota ska sponsra utbyggnaden av vätgasmackar i Japan. 52 kommentarer

Ficklampa som 
avslöjar tjuven

Ficklampa som avslöjar tjuven

En oansenlig ficklampa utrustad med gps-sändare ger signal om var en stulen resväska eller bil befinner sig. 21 kommentarer

Yumi

Sju heta industritrender

Höghastighetsinnovation och designade material. Rapport listar heta trender till 2030. 11 kommentarer

Utbyggt Heathrow vann flygplatskamp

Utbyggt Heathrow vann flygplatskamp

En tredje startbana blev det vinnande förslaget i en infekterad kamp om Londons framtida storflygplats. 3 kommentarer

Roaming

EU: Då avskaffas roamingavgifter

EU-parlamentet har beslutat om att avskaffa roamingvgifter för mobilanvändning. 36 kommentarer

Svenska huset som
kommer i platta paket

Svenska huset som kommer i platta paket

Ny Teknik har besökt flyktingbostaden som kommer i två platta paket, monteras ihop på fyra timmar och kostar cirka 10 000 kronor. 27 kommentarer

Saab får kontrakt 
på två nya ubåtar

Saab får kontrakt på två nya ubåtar

Beställningarna har ett totalt värde på 8,6 miljarder kronor. 25 kommentarer

Östersjön, mikroplaster

En plastpartikel per kubikmeter

Nya avslöjande siffror om miljön i Östersjön när ny typ av provtagare fångar in partiklar med en storlek ner till 50 mikrometer. 8 kommentarer

Att ta bilder med drönaren är enkelt. Men det är inte lika enkelt att få in bilderna i redaktionens mac-dator – men en Youtube-sökning senare går det bra.

Sommarens roligaste leksak

Grannens hus räddas från en krock tack vare snabbknappen för landning. Ny Teknik har testat drönaren Parrot Bebop Drone. 17 kommentarer

Drönare

Sköt ned drönare – fälls i domstol

TEKNIKSVEPET. En man tyckte att drönaren flög över hans tomt och sköt ned den. Det gillades inte. Här är ett urval av de senaste tekniknyheterna. 8 kommentarer

Svara inte när chefen ringer på semestern

Svara inte när chefen ringer på semestern

KARRIÄR. Här är expertsvaren på de viktigaste frågorna om semester och arbetsrätt. 17

Tävla med ditt smarta hem!

Tävla med ditt smarta hem!

Har du byggt egna lösningar för det smarta hemmet? Var med i tävlingen ”Sveriges smartaste hem”.

Solorekord för solflygspiloten

Solorekord för solflygspiloten

Piloten har redan slagit två världsrekord. 3

100 tips för bättre feedback

100 tips för bättre feedback

KARRIÄR. ”Undvik förebråelser, de leder ingenstans”, råder experten.

Nyamko Sabuni

Så blir ingenjörs- Sverige mer jämställt

ALMEDALEN. Börja med att titta på platsannonserna, råder Nyamko Sabuni på ÅF.

Kostym möblerar om i hjärnan

Kostym möblerar om i hjärnan

KARRIÄR. Kläderna gör individen. Det får oss till och med att tänka annorlunda, visar ny forskning.

Raket exploderade vid uppskjutning – igen

Raket exploderade vid uppskjutning – igen

Tredje gången på åtta månader som en leverans till ISS misslyckats. 4

Då kommer Apple Watch till Sverige

Då kommer Apple Watch till Sverige

Billigaste modellen kostar knappt 4 000 kronor. 11

Trehjulig eldriven Morgan 2016

Trehjulig eldriven Morgan 2016

Anrika brittiska sportbilstillverkaren Morgan planerar eldriven trehjulig sportvagn 2016. 7

Bestämd kvinna

Grabbig it-bransch avskräcker kvinnor

KARRIÄR. Den grabbiga bilden av IT-branschen avskräcker många unga kvinnor, visar studie.

Här är Google-chefens bästa rekryteringstips

Här är Google-chefens bästa rekryteringstips

KARRIÄR. Krossar myten om Googles märkliga rekryteringsmetod.

Sjöstjärna

Kloning ger yngre sjöstjärnor

Sjöstjärnor bör ägna sig åt kloning snarare än sex, visar studie. 3

Japansk sällskapsrobot sålde slut direkt

Japansk sällskapsrobot sålde slut direkt

Skämtar och förstår känslor. 1 000 exemplar slutsålda på en minut.

Planera för maximal njutning

Planera för maximal njutning

KARRIÄR. Stressforskarens 7 tips för att maxa semestern.

jobb323 st

Utvalda jobb inom forskning och innovation

Annons
Annons

Senaste videoklippen

Air asia

Visa alla

Hitta konsulten

Sök bland tusentals konsulter på nya Konsultguiden.se