Nu trimmas ESS
för fler experiment
Nu pågår intensiva förberedelser för att kunna börja bygga en europeisk neutronforskningsanläggning i Lund 2013. Inom några veckor hoppas man lämna en anmälan till Strålsäkerhetsmyndigheten.
Men mycket av designarbetet återstår. Exempelvis är det inte klart vilket material som ska användas i anläggningens hjärta. Att ett av förslagen är 15 ton kvicksilver har länge varit en stridsfråga.
Till det som idag är en åker utanför Lund vill fysiker från hela Europa komma och skjuta partikelskurar genom bilmotorer, celler och proteiner – genom olika material som man vill förstå hur de fungerar.
Om några år börjar bygget av den gigantiska neutrongenerator som ska hjälpa dem att se rakt in i en motors allra innersta – medan den snurrar. Liksom hur olika ämnen vandrar in och ut genom cellväggar, hur magnetiska material ser ut i detalj, till och med små atomer som väte ska gå att förnimma.
Patrik Carlsson
FOTO:ESS
– Det går idag att bestämma väteatomers position utan problem med den här tekniken, berättar Patrik Carlsson, som är ansvarig för designen av accelerator, målstation och byggnader. Med ESS kan vi lätt göra det även i mycket komplexa material och små svårframställda kristaller av proteiner .
Vätet har en viktig funktion i proteiner eftersom vätebindningar kontrollerar mycket av hur de fungerar i kroppen, ihop med andra molekyler. Därför är proteinernas strukturer en viktig del i läkemedelsforskningen idag.
För ett knappt år sedan stod det klart att den stora neutronforskningsanläggningen ESS skulle byggas i Sverige – ett projekt som har 14 medlemsländer och kommer att kosta ungefär lika många miljarder kronor att bygga.
Anläggningen skulle kunna liknas vid ett gigantiskt mikroskop – flera hundra meter långt – eller ett slags super-röntgen. Men det är egentligen varken ett mikroskop eller röntgen; det använder varken ljus eller röntgenstrålar. Istället är det neutroner, oladdade partiklar, som skickas mot olika material som ska undersökas. Det sätt som partiklarna ändrar fart och riktning på när de går igenom materialen skvallrar om hur de ser ut inuti ända ner på atomnivå.
– Att vi kan se hur atomer rör sig och fungerar ihop är en stor del av poängen , säger Patrik Carlsson.
För att driva ESS kommer det att krävas stora mängder energi. Först accelereras positiva partiklar, protoner, nästan upp i ljushastigheten genom ett flera hundra meter långt rör. Sedan får de krocka in i ett mål av någon tungmetall – och då slits neutronerna som behövs loss därifrån.
Neutronerna bromsas till lagom fart genom att de får passera något mycket kallt material, som flytande väte eller fast metan, någonstans mellan 20 och 90 grader över den absoluta nollpunkten. De leds sedan vidare i långa rör, neutronguider, mot instrumenten där de material som ska undersökas placeras.
I grundritningen gick 22 rör ut från målstationen, som en stjärna. Men nu designas anläggningen om för att kunna göra ännu fler instrument, berättar Patrik Carlsson
– Vi vill gärna komma upp i minst 30 med bibehållen prestanda, utan att det blir för få neutroner per rör.
Just nu pågår också förberedelserna för miljöprövningen av verksamheten. Om några veckor hoppas ESS-folket att en anmälan ska kunna skickas in till Strålsäkerhetsmyndigheten. Under hösten ska miljökonsekvenserna analyseras närmare, och nästa vår hoppas man att Miljödomstolen ska kunna börja med miljöprövningen.
Men i god tid dessförinnan måste ett avgörande beslut fattas: vilket ämne som neutronkanonen ska slå loss neutronerna från. I den ursprungliga skissen bestod målet av 15 ton kvicksilver, en tungmetall som skulle ge mycket stora skador på både människor och miljö om den på något vis läckte ut. Sedan flera år arbetar forskare vid flera olika forskningsinstitut runt om i världen med att testa alternativa material: bly, en blandning av bly och vismut eller ett roterande mål av volfram är huvudkandidater.
– Vi har flera koncept som vi vet fungerar, och funderar på hur vi kan göra dem bättre, säger Patrik Carlsson. Kvicksilver är egentligen inte så bra för den forskning vi vill göra. Vi vill ha källa som producerar långa pulser av neutroner, och kvicksilver är inte så bra för det. Förenklat kan man säga att med långa pulser kan vi få mycket information på kort tid, vi kan studera mer komplicerade material – även om det inte är så detaljerat.
Mycket av vägvalet handlar om optimering, att få ut så mycket som möjligt för den energi som stoppas in. Effekten in i anläggningen är i samma storleksordning som till en mellanstor stad. På flera områden finns risker att ESS ger en negativ miljöpåverkan. Men Patrik Carlsson vänder på resonemanget:
– Den största miljöpåverkan från ESS är forskningsresultaten. Det är svårt att göra sådana överslag med någon större noggrannhet, men om man exempelvis lyckas förbättra verkningsgraden i världens motorer med 0,1 procent genom ett nytt smörjmedel, så kan man spara mycket mer energi än vad vi gör av med.
Tidplan
2010-2012 Slutdesignen tas fram. Miljöprövning och avtalsskrivning.
2013 Byggstart
2019 De första neutronerna produceras
2025 Full drift med minst 22 instrument
Finansiering
Beräknad totalkostnad: 1,479 miljarder euro
14 länder har hittills gått in i projektet.
Sverige står för 30 procent av kostnaderna.
Danmark 12,5 procent.
Andra stora finansiärer är Tyskland och Frankrike, men inga exakta andelar är klara ännu.
Idag är cirka 90 procent av finansieringen ordnad. Resterande del täcks antingen med högre andel från de nuvarande länderna eller genom att ytterligare länder går med.
Läs mer på Farad
Osnyggt när regeringen slarvar med pappren
Sus Andersson
7/5 2010