Sweden - Swedish

ABB's website uses cookies. By staying here you are agreeing to our use of cookies. Läs mer

Ljusa utsikter för nya upptäckter

Neutronstrålarna hos ESS i Lund blir hundra gånger kraftfullare än dagens största neutronkällor. Nu väntar en hel forskarvärld på att få skåda ljuset i Skåne.

Den 21 juni, årets ljusaste dag, blev ovanligt ljus i Lund förra året. Denna soliga tisdag invigdes nämligen Max IV-laboratoriet under stort medialt pådrag, med kunglig närvaro och högtidligt statsministertal. Bland dem som gladdes åt nybygget fanns personalen vid ESS, European Spallation Source. Firandet gav dem en föraning om vad som väntar när den egna anläggningen öppnar i närheten av Max IV om sex år.

Svenska Max IV har kostat cirka sex miljarder kronor och prislappen för det europeiska samarbetsprojektet ESS, med många medfinansierande länder, beräknas bli ungefär tre gånger så stor. Att naturvetenskapliga forskare applåderar dessa satsningar är kanske inte förvånande. Men vad ska anläggningarna användas till? På vilket sätt kommer de att föra forskningen framåt och på sikt förbättra världen?

Sådana frågor får engagerade svar när de riktas till Sindra Petersson Årsköld. Sedan sex år tillbaka är hon vetenskaplig rådgivare för ESS och arbetar med att sprida kunskap om och förankra projektet i olika forskningskommittéer runtom i Europa.

"Den naturvetenskapliga forskningen har kommit till en nivå där man behöver titta på ämnen och material på atom- och molekylnivå. Vi behöver inte bara förstå saker på makroskopisk och mikroskopisk nivå utan också på mycket, mycket större detaljnivå. Och då behöver man många olika metoder. Neutronspridning, som ESS använder sig av, är en av dem", berättar hon.

Neutronforskning bidrar till utveckling inom många områden

ESS mäktiga neutronstrålar väntas bli eftertraktade av forskare inom vitt skilda fält som nanoteknologi, materialvetenskap, experimentell fysik och life science. Läkemedel, solceller, bränsleceller och batterier är några av många exempel på konkreta produkter som kan utvecklas med hjälp av neutronforskning.

"Att studera saker på atom- och molekylnivå, det låter ju väldigt generellt och det ÄR väldigt generellt. Därför har vi så vansinnigt många tillämpningsområden!"

Både ESS och Max IV kan alltså förenklat sägas vara extremt kraftfulla mikroskop. Men om man studerar samma prov i de båda anläggningarna kommer man att se olika saker. Det beror på att man hos ESS belyser provet med neutroner, medan man hos Max IV använder röntgenljus. Sindra Petersson Årsköld visar en röntgenbild och en neutronbild av samma motorblock för att förklara.

På röntgenbilden syns metallen skarpt till skillnad från bränslet, som är osynligt. På bilden som tagits fram med hjälp av neutroner ser metallbehållaren tvärtom genomskinlig ut, medan vätskan inuti färgats mörk. Med ”neutronögat” tittar man alltså rakt igenom metallen, medan vatten och andra vätebaserade ämnen framträder tydligt.

"Den ena metoden är inte bättre än den andra. De kompletterar varandra och ger tillsammans mer information. Därför är det så häftigt att vi bygger ESS och Max IV bredvid varandra", säger Sindra Petersson Årsköld.

Anläggningens möjligheter

ESS kommer framför allt att användas av universitetsanknutna forskare vars projekt betalas av medlemsländernas avgifter. Men enskilda företag kommer också att kunna hyra in sig i anläggningen för att bedriva egen forskning. Uppemot 3 000 forskare räknar man med att attrahera årligen.

Ett område där forskning med neutroner spelar en avgörande roll är studier av magnetism och supraledning, det vill säga förmågan hos ett material att leda ström utan några energiförluster. Med ESS kapacitet väcks nu förhoppningar att forskningen på området ska ta ytterligare kliv framåt. 

"Med neutroner har man kunnat locka fram helt annan information än med andra metoder, och funnit att det finns ett samband mellan magnetiska egenskaper och supraledning. Supraledning fungerar endast vid extremt låga temperaturer, och det är ju en sorts dröm att det skulle fungera även vid högre temperaturer. Om el kunde transporteras utan värmeförluster, då skulle vi ha löst energifrågan helt! På ESS kommer man att kunna studera det här fenomenet och försöka driva upp temperaturerna lite, och då kommer man förhoppningsvis att kunna lära sig något om hur el kan färdas utan att tappa för mycket energi."

Visionen om ESS

Visionen om ESS handlar inte enbart om banbrytande upptäckter. Den kopplas ibland också till en tro på att anläggningen ska ge hela Öresundsregionen ett lyft. De största optimisterna målar upp en bild av en sjudande mötesplats, som ska sätta igång en mängd spin-off-processer till gagn för både näringslivet och den akademiska världen.

Daniel Kronmann, affärsutvecklare hos Region Skåne, varnar dock för en övertro på vad ESS ska ge upphov till på egen hand.

"Jag tror att det viktigaste för att skapa attraktionskraft kring ESS är att skapa ett ekosystem runt anläggningen. Det är nog i ett sådant kluster de flesta kommer att påverkas av att ESS finns här, inte nödvändigtvis som direkta användare", säger han.

Sedan flera år tillbaka arbetar Region Skåne, som en del av Forsknings- och innovationsrådet i Skåne (FIRS), målmedvetet för att skapa förutsättningar för detta ekosystem. Mellan ESS och Max IV, som ligger en knapp kilometer ifrån varandra, ska ett Science Village anläggas där olika verksamheter med koppling till forskning kan etablera sig. Anläggningen ProNano, som ska ta fram nanoteknikprototyper, är ett exempel. Ett annat initiativ är ”Material Business Center”, en plattform där stora företag, forskare och små innovationsföretag ska kunna träffas och hitta samarbetsvägar. 

Satsningens tidplan

Bygget av ESS påbörjades 2014 och kommer att pågå fram till 2019. Anläggningen öppnar sedan för forskare 2023. I april förra året hade den 537 meter långa acceleratortunneln gjutits klart. Nu återstår att fylla den med högteknologiska komponenter.

"Världens i dag kraftfullaste accelerator levererar 1,4 megawatt i protoneffekt. Den vi bygger på ESS kommer att leverera 5 megawatt. På 1980-talet talade vi om 100 kilowatt … Vi har nått väldigt, väldigt långt, konstaterar Mats Lindroos, som är chef för anläggningens accelerator och tidigare arbetat många år som kärnfysiker vid Cern-laboratoriet i Schweiz."

Han betonar att det som nu byggs är något unikt. Viss beprövad spjutspetsteknologi hämtas färdig ifrån leverantörer runtom i Europa, men en del lösningar utarbetas på plats under arbetets gång. Mats Lindroos berättar om ett avancerat spänningsaggregat – en switchad konstruktion med högfrekvensförstärkare – som ESS-anställda ingenjörer uppfunnit för att kunna leverera den kraftiga protonpulseffekten på 125 megawatt under 3 millisekunder 14 gånger i sekunden. Ofta handlar hans ledarroll om att gasa och bromsa på rätt sätt.

"Det här är ett projekt som driver fram ny teknik. Det attraherar många superbegåvade ingenjörer, och de vill ju inget hellre än att uppfinna nya grejer hela tiden! Men vi har en deadline att hålla, och utan den pressen skulle vi nog aldrig bli klara", säger han och ler.

Text: Eva Wrede Foto: Johan Bävman och ESS

Fakta

Byggytan är ungefär lika stor som sju fotbollsplaner. I den 537 meter långa acceleratortunneln accelereras protoner till nära ljusets hastighet. När protonerna träffar materialet volfram, som innehåller neutronrika atomkärnor, slås neutronerna ut ifrån kärnorna. Neutronerna leds in till någon av de sexton experimentstationerna, där strålen ”belyser” materialet som ska studeras. 

Sindra Petersson Årsköld

Vetenskaplig rådgivare för ESS.

Läs mer

Länkar

Bilder

Mats Lindroos, kärnfysiker och chef för acceleratorn vid ESS, tror att anläggningen bland annat kommer att kunna ge kunskap som bidrar till effektivare bränsleceller.