Acceleratorn kan bantas på ESS

I Lund byggs forskningsanläggningen ESS, som ska öppna för forskning 2023. Då ska det vara världens starkaste neutronkälla.

Inriktningen har varit att protonacceleratorn i ESS ska ha en installerad toppeffekt på 5 megawatt (MW). Men nu övervägs en accelerator med 2 MW, som sedan ska uppgraderas så småningom. Beslut ska tas av ESS-konsortiet i slutet av 2017 eller under våren 2018.

Orsaken är att en accelerator med lägre effekt skulle spara pengar. Hela projektet har beräknats kosta 1,8 miljarder euro. Pengarna kommer från de europeiska länder som ingår i konsortiet. Men att få all finansiering i fas med byggkostnaderna har varit svårt, och ESS har behövt ta lån för att klara utgifterna.

Läs mer: 537 meter ESS-tunnel färdig

På ESS har det också skett en teknisk utveckling sedan utformningen gjordes för ett par år sedan, inför att medlemsländerna skulle ge klartecken till ESS. Utvecklingen gör att anläggningen nu kan få ut nästan samma ljusstyrka från neutronerna, trots en lägre effekt, och därmed samma forskningsnytta.

Skillnaden sitter i en moderator, den del i anläggningen där neutronerna saktas ned för att kunna hanteras i de olika experimentstationerna där forskningen ska utföras.

– All vår design utgår från att vi ska ha 5 MW. Men på grund av utvecklingen av moderatorn är vi ganska nära den prestanda vi hade med 5 MW även om vi går ned till 2 MW, säger Ken Andersen, chef för instrument- och strålrörsavdelningen på ESS.

Läs mer: ESS behöver extra miljarder

Medlemsländerna sa ja till en utformning med 5 MW. Tror du att en lägre effekt minskar viljan att vara med och betala?

– Jag tror inte det, inte så länge vi bygger en anläggning som går att uppgradera. Men om vi ändrar hela designen, då kan det bli annorlunda, säger Ken Andersen.

Effekten i anläggningen avgör neutronflödet, det vill säga hur många neutroner per kvadratcentimeter och sekunder som genereras i den del som kallas målhjulet – en 2,6 meter stor roterande skiva av volfram.

Protoner från acceleratorn träffar målhjulet i nära ljusets hastighet och spjälkar loss neutroner från volframets atomkärnor. Det är den process som kallas spallation, som har gett anläggningen dess namn – European Spallation Source.

Ju fler neutroner som produceras i spallationen, desto mer ljusstark är anläggningen.

I den tidigare utformningen av moderatorn var det en större förlust av neutroner. ESS kallar den nya för en "pannkaks-moderator", en platt rund konstruktion i en aluminiumlegering.

– I den tidigare designen var moderatorn mer som en hink, lite högre. Så ser det ut i alla nuvarande neutronanläggningar. Men i ett forskningsprojekt såg man att det går att öka ljusstyrkan som neutronerna ger genom att göra moderatorn plattare och större i diameter, säger Ken Andersen.