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
Bro vid E4, Rotebro

E4:ans nya räcke ska tåla kraschande långtradare

Ett nytt broräcke som kan stoppa stora och små bilar har utvecklats i projektet för de nya broarna i Rotebro. Räcket är det första i sitt slag. 2 kommentarer

Bilägare bryr sig inte om nya funktioner

Instrumentbräda med display

Biltillverkarna spenderar miljardbelopp på nya tekniska funktioner i fordonen. Men många bilägare använder dem inte. 37 kommentarer

Drönare i luften

Slutfluget med drönare över Kaliforniens tomter

TEKNIKSVEPET. Spotify-rekord, nya möjligheter i Google Maps och smarta golfbilar. 2 kommentarer

Tankning av biogas

Jättesatsning på biogas skrivs ner till 0

Göteborg Energi skriver ner värdet på jättesatsningen Gobigas till 0 kronor. Bakom beslutet står sjunkande marknadspriser på fossila bränslen och avsaknad av statliga stöd till biogasproduktion 8 kommentarer

Materialet gör led-lampan billig som en glödlampa

Led-lampa

En ny materialblandning kapar priset på lysdioder. Det hävdar amerikanska forskare. 16 kommentarer

Ny metod återvinna permanentmagneter

Ny metod återvinna permanentmagneter

Permanentmagneter med sina värdefulla jordartsmetaller neodym och dysprosium kan med en ny metod återvinnas i ett fåtal steg när motorer eller generatorer tjänat ut. 4 kommentarer

Annons
BMW-anställda bär kolfibermaterial

På besök i BMW:s toppmoderna fabrik

Grejen med BMW i3 är inte att den är en elbil med fräck design. Grejen är att BMW som första biltillverkare använt kolfiber i stor skala. 27 kommentarer

Elbilsfabriken vill vara miljövänlig

Miljötänkande och design ska känneteckna BMW:s fabrik i Leipzig. Ny Teknik har besökt biljättens nyaste fabrik. 2 kommentarer

Lyftkran i motljus

Branschen kritisk mot nya energikrav för hus

Många företag och organisationer är kritiska till Boverkets förslag på nya energikrav. De menar att verket har räknat på fel sätt. 6 kommentarer

TEKNIKFRÅGAN

Varför klarar helikoptern inte högspänning?

Helikopter flygr över elledingar

Varför kan fåglar nudda högspänningsledningar men inte helikoptrar? Ge besked i Ny Tekniks läsarfråga! 37 kommentarer

Vinnaren blir Ikeas testpilot

Vinnaren blir Ikeas testpilot

Vinnaren blir Ikeas testpilot

I morgon fredag 4 september är sista dagen att anmäla sig till vår tävling "Sveriges smartaste hem". Segraren får bland annat en presentcheck på 10 000 kronor.

Från vänster:
Jason Calacanis, Niklas Östeberg Delivery Hero, Kees Koolen EQT Ventures, Jo Bertram Uber och Peter Carlsson, Tesla.

"Uber tar 20 procent av sina förare"

- Uber tar 20 procent på varje körning, sa Jason Calacanis, på Sthlm Tech Week. Och Teslas Peter Carlsson sa att han tror dödsolyckorna minskar till en tiondel med självkörande bilar. 2 kommentarer

3d-glas

Genomskinligt glas ur 3d-skrivaren

Amerikanska forskare har utvecklat en 3d-skrivare för vanligt glass. Största utmaningen var att få den heta glasmassan att inte fastna i munstycket. 7 kommentarer

Sju gener är livets startknapp

Femcelligt mänskligt embryo

Nu finns svaret på i vilken ordningen generna slås på när ett människoliv skapas. Bakom genombrottet ligger forskare vid Karoliniska institutet. Sju nyfunna gener spelar en nyckelroll. 19 kommentarer

"Nätet har skapat en modern sexrevolution"

Tinder-appen demonstrerad

Tinder är för 2010-talet vad p-piller var för 1960-talets sexuella frigörelse. Det menar Sam Sundberg i sin krönika. 8 kommentarer

Utreder vad som är taxi

Porträtt av Amy Rader Olsson

KTH-forskaren Amy Rader Olsson ska leda regeringens taxi-utredning: - Är Uber Pop samåkning, när bolaget tar betalt?, undrar hon i en intervju med Ny Teknik. 7 kommentarer

Detalj ur Tesla-bil, logga

Tredje teslan här om två år (kanske)

TEKNIKSVEPET. Musk planerar en billigare Tesla, Marslandaren hittar märkliga saker och datorn kan måla som Picasso. Här är ett urval av de senaste tekniknyheterna. 1 kommentar

Tux, symbolen för Linux

Xiaomi satsar på Linux-dator

Kinesiska mobilsuccén Xiaomi planerar att börja sälja bärbara datorer med Linux. Taktiken är densamma som för mobilerna: hög prestanda men relativt lågt pris. 20 kommentarer

öga med kontaktlins framför

Magic Leaps patent: kontaktlins som lurar ögat

Vad jobbar hemlighetsfulla Magic Leap med? 97 nya patentansökningar skvallrar om en kontaktlins som visar virtuella föremål.

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”.

Topplista

KTH-student höll tal i FN

KTH-student höll tal i FN

Viljan att göra skillnad driver ingenjörsstudenten Olle Eriksson.

Signalfel

Vad är ett signalfel?

Stopp i tågtrafiken – igen... Här kan du läsa om felen bakom signalfelen. 36

Kvinna skulpterar i luften på Tekniska muséets utställning Megamind

Tekniska museet får ny experimentverkstad

Tekniska museet i Stockholm öppnar en helt ny utställning med hjärnan i fokus.

”Avskaffa myterna om ledarskapet”

”Avskaffa myterna om ledarskapet”

KARRIÄR. Ledarskap handlar inte om att kontrollera, anser experten. 5

Elektronerna rör sig i Max IV

Elektronerna rör sig i Max IV

”Noggrannhet på tiotals mikrometer” rapporterar forskare. 17

Med luft under vingarna

Med luft under vingarna

Kaianders tipsar om en sport som både ger intellektuell stimulans och mycket frisk luft. 3

Fasta telefonen är säkrast

Fasta telefonen är säkrast

Men vi litar inte på surfplattor och bileletronik, visar studie. 11

solceller på Cochins flygplats, Indien

Här är världens första helt soldrivna flygplats

En internationell flygplats får all energi från solceller. 36

Chef som diskuterar med anställd

Så leder du dem som är smartare än du själv

KARRIÄR. Lär dig knepen för att glida in i den nya rollen. 9

Karolinska institutet

Här är Sveriges bästa universitet

Hamnar först på plats 48 i världsrankningen.

Hacka-labbet hett bland unga tekniknördar

Hacka-labbet hett bland unga tekniknördar

Mecka med elektronik, bygg dina egna änglavingar, eller passa på att prata teknik. 2

Ufo

UFO-jakt i Kolmården

Svårförklarliga fenomen gör att föreningen UFO-Sverige samlar observationer. 14

Vad ska vi testa?

Vad ska vi testa?

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

Fullt krig i tunnelbanan ...

Fullt krig i tunnelbanan ...

... fast inte på allvar. Livgardet övar förflyttning i Stockholms t-bana. 18

jobb386 st

Utvalda jobb inom forskning och innovation

Annons
Annons

Senaste videoklippen

Franzéns smarta gym

Visa alla

Hitta konsulten

Sök bland tusentals konsulter på nya Konsultguiden.se