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

Ringhals ligger illa till när mp uppger att flera reaktorer kommer att stängas under mandatperioden.

MP: Flera reaktorer stängs

Socialdemokraterna och Miljöpartiet är nu överens om energifrågorna, inklusive höjda krav på kärnkraften. 55 kommentarer

Energibolags mardröm sann

Oro hos Svensk Energi efter uppgörelse hos S och MP. 8

Uselt resultat för kärnkraftverk

Oskarshamns kärnkraftverk går mycket dåligt. 20

Vilken reaktor bör stängas först?

Se resultatet
  • O1 79%
  • O2 6%
  • Ringhals 1 8%
  • Ringhals 2 7%
Rösta
Svensk-tysk metod leta terrorbomber

Svensk-tysk metod leta terrorbomber

Minsta spår av ingredienser till bomber kan upptäckas med sensorer som utvecklats av svenska och tyska forskare. 1 kommentar

Världens häftigaste stationer

Världens häftigaste stationer

BILDSPEL. Järnvägsstationer har ofta utmärkande utseende och placering. De kanske mest spektakulära hittar du här.

Microsoft hoppade över 9:an och gick direkt på windows 10.

Microsoft skippade 9:an – här kommer Windows 10

Ska göra livet enklare för traditionella kontorsanställda som jobbar med mus och tangentbord. 30 kommentarer

Henriksdals reningsverk

Mikroplast flödar ut i havet via avloppet

Upp emot 70 miljoner partiklar av mikroplast per timme släpps ut i havet. 2 kommentarer

Batteri motar vinterkylan

Nu klubbas äldsta synten

Unik synthesizer som designades på 1800-talet ska nu auktioneras ut i New York.

Annons
Pappersbruket i Hallsta.

Slutslösat på pappersbruket

De har investerat i system som tar vara på värme från produktionen. 5 kommentarer

Trängselskatt Göteborg.

Oklart läge efter nej till trängselskatten

Varken Socialdemokrater eller Moderater vill säga hur situationen i Göteborg ska lösas. 3 kommentarer

Hur bör politikerna agera gällande omröstningen om trängselskatten?

Se resultatet
  • Strunta i folkopinionen 29%
  • Stryka någon av satsningarna eller finansiera dem på annat sätt 59%
  • Begära att någon av de övriga avtalsparterna hostar upp mer pengar 12%
Rösta
Röststyrningen på mobilen tar ingen hänsyn till om det är du som pratar.

Enkla attacken som tar över din mobil

TEKNIKSVEPET. Här är ett urval av de senaste nyheterna. 1 kommentar

Det slogs två rekord i vindkraft i helgen.

4 gigawattimmar på bara en timme

Blåsväder fick den svenska vindkraften att slå två produktionsrekord. 139 kommentarer

Öppen fjärrvärme.

Fjärrvärmen lämnar oljan

Fjärrvärmebranschen satsar grönt. ”Sveriges största miljöprojekt.” 1 kommentar

Fjärrvärmerören får effektivare isolering.

Vakuum sänker förlusterna

I fjärrvärmenätets distributionsfas beräknas 10 procent av all värme gå förlorad.

Svenska utsläppen av växthusgaser minskar

Fjärrvärmen spelar här en viktig roll, enligt Naturvårdsverket. 1 kommentar

”Vänlig” målarfärg ger fler allergier

Det svåra jobbsamtalet

En medarbetare kommer för sent, maskar eller luktar illa.

SKB: Vår metod för slutförvar fungerar

SKB: Vår metod för slutförvar fungerar

Efter 30 år av forskarkrig. ”Koppar korroderar inte i rent vatten” hävdar kärnkraftsindustrins bolag SKB i ny rapport. 26 kommentarer

Airbus A350 godkänd för trafik

Airbus A350 godkänd för trafik

Airbus A350 har fått godkänt för trafikflygningar av europeiska flygsäkerhetsmyndigheten EASA. I slutet av året väntas första leverans till flygbolag. 4 kommentarer

Brokollapsen: Vanligt 
att gjutformar rasar

Brokollapsen: Vanligt att gjutformar rasar

KTH-professor: Det handlar nästan alltid om konstruktionen. 6 kommentarer

Fotograferade bron – sedan kollapsade den

En ingenjör tyckte bron som höll på att byggas hade ojämnheter och tog bilder av den. Två timmar senare var den borta. 8 kommentarer

Motorvägen öppnar onsdag

Båda riktningar ska vara körbara, lovar Vejdirektoratet.

Brinnande bro Colorado River.

Brinnande broar och såpaglid

Kolla in andra broar som rasat, brunnit eller glidit på såpa.

Svenskt biobatteri matchar litiumcell

Svenskt biobatteri matchar litiumcell

Svenska forskare har tagit fram ett batteri baserat på återvunnet litium och biologiska material med motsvarande energiinnehåll som litiumjonbatterier. 6 kommentarer

Upptäcker lavin 100 gånger snabbare

Världens minsta 3g-modul

En 26 mm lång 3g-modul ska öppna nätet för småprylar.

300 SL prins Bertil

Den första superbilen

TEKNIKHISTORIA. Måsvinge­bilen var världens snabbast serietillverkade bil. Men den var inte utan brister. 4 kommentarer

High tech-rullen ska 
hindra trassel på linan
High tech-rullen ska 
hindra trassel på linan

High tech-rullen ska hindra trassel på linan

UNDER SKALET. Nappar det? Under Skalet plockar isär en högpresterande fiskerulle. 4 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.

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

Senaste quizen

Alla våra quiz
Kawasakis hemlis var ett monster

Kawasakis hemlis
var ett monster

Visar upp en kompressormatad motorcykel som inte liknar något annat på marknaden. 4

Gruvjobb hos Boliden

De ska locka fler ingenjörer till underjorden

Utmaningen: Slå hål på myten om det kalla livet i gruvindustrin.

Gratis trådlös uppkoppling

Lovade bort sitt barn mot gratis wifi

När läste du senast igenom ett användaravtal? 2

Privat ubåt mot djupen

Privat ubåt mot djupen

Super Falcon Mark II ger en flygliknande färd mot 120 meters djup. 1

På ett dygn laddade 100 000 personer ner Firechat-appen i Hong kong

Demonstranter duckar stängda mobilnät

Över 100 000 i Hongkong har laddat ner appen Firechat. 4

21 skäl att börja träna

21 skäl att börja träna

Så lite krävs för att förlänga livet med fem år.

Man som söker drömjobbet

Schyssta värderingar avgör jobb-valet

Men var fjärde anser att egna företaget misslyckas i att förmedla sin värdegrund.

Lennart Nilsson Award 2014 går till forskaren Timothy Behrens

Bilderna som avslöjar hur hjärnan kopplar

Timothy Behrens använder avancera magnetkamerateknik.

3d-printa gitarr som spelas på av bandet Xerox.

Världens första konsert med 3d-printade instrument

”Inte en spricka eller en repa någonstans.” 5

En fullskalemodell av en del av skrovsidan på regalskeppet Vasa används för belastningstester på KTH.

Modellen som ska
rädda Vasa

Arbetet med att utveckla en ny stöttning till regalskeppet är i full gång.

Prisade för enklare diagnos av nervskador

Prisade för enklare diagnos av nervskador

Gav seger i Inission Innovation Award.

Sara Waltz.

Hon gör gratis-jätten mer internationell

Sarah Watz president för fritt webbpubliceringssystem. 1

Trött projektledare

Projektledare fast i honungsfällan

En tredjedel av dem på väg in i väggen. 5

Lionel Messi FC Barcelona.

FC Barcelonas spelstil unik

Forskning visar hur laget jobbar. 3

Prenumerera på Teknikrevyns nyhetsbrev

Prenumerera på Teknikrevyns nyhetsbrev

Veckans bästa artiklar direkt i brevlådan.

jobb149 st

Annons
Annons

Senaste videoklippen

Kawasaki Ninja H2R

Visa alla

Hitta konsulten

Sök bland tusentals konsulter på nya Konsultguiden.se