cover story, six page spread: small particles bring great discoveries

of 6/6
SvD söndag 12 december 2010 24 REPORTAGET E22 LUND MALMÖ Öresundsbron Bilden är en skiss över hur anläggningarna och infrastrukturen i området kan komma att se ut i framtiden. BILD: ESS S V Ö N Besökscenter, korttids- bostäder för forskare, labo- ratorier, forskningsinstitut och kontor. Här ska mötes- platser skapas som upp- muntrar innovationer och samarbeten. Lund Science City Brunnshög Tät och stadsmässig bebyggelse med Lunds innerstad som förebild. Planerad fördelning 30/70 mellan bo- städer och verksamheter. Föreslås byg- gas i fem etapper. År 2025 finns här 3 000 bostäder och upp till 25 000 arbetsplatser. B I L D : W H I T E I drift 2019 (helt färdig 2025). Blir världens kraft- fullaste neutronkälla för materialforskning och livsvetenskaper. Tekniken används av forskare inom bland annat kemi, biologi och energiteknik. Plats för cirka 450 anställda och 2 000–3 000 gästfors- kare per år. En europeisk anläggning med idag 16 partnerländer. En analyscentral för de stora mängderna experimentdata byggs i Köpenhamn. Här ska vi- sualiseringar och simuleringar göras, samt presentationer för allmänheten. ESS Data Management & Software Centre Max IV I drift 2015. Laboratorium för främst synkrotronljus- forskning. För forskning inom bl a bio- medicin, nanoteknologi och miljövetenskap. Redan i dag använder över 700 forskare det befintliga Max-lab, en svensk–nordisk anläggning. Antal forskare fördelat på land Sverige: 45% Övriga 40% Danmark: 15% 2010 0,0 0,20 0,15 0,25 2040 Bruttoregionalprodukten, BRP, är den regionala motsvarig- heten till BNP, det vill säga värdet av all produktion av varor och tjänster i en region. Med effekterna från bygget av ESS beräknas värdet av alla varor och tjänster som produceras i Skåne bli totalt 214 miljarder kronor högre fram till år 2040. 2015 2020 2025 2030 2035 BRP-tillväxt (prognos), procent KÄLLA: SCB, Region Skåne, ITPS, PricewaterhouseCoopers BRP-tillväxt utan ESS BRP-tillväxt med ESS Kontor, laboratorier Bostäder Kontor/bostäder Ny spårvagnslinje E S S s k a g e v äx t k r a ft Odarslövsvägen

Post on 23-Jan-2017

178 views

Category:

Science

2 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • SvD sndag 12 december 201024 REPORTAGET

    E22

    LUND

    MALM

    resundsbron

    E22

    LUND

    resundsbron

    Bilden r en skiss ver hur anlggningarna och infrastrukturen i omrdet kan komma att se ut i framtiden. BILD: ESS

    S

    V

    N

    Beskscenter, korttids-bostder fr forskare, labo-ratorier, forskningsinstitut och kontor. Hr ska mtes-

    platser skapas som upp-muntrar innovationer

    och samarbeten.

    LundScience City

    BrunnshgTt och stadsmssig bebyggelse

    med Lunds innerstad som frebild. Planerad frdelning 30/70 mellan bo-

    stder och verksamheter. Fresls byg-gas i fem etapper. r 2025 finns hr 3 000 bostder och upp till 25 000 arbetsplatser.

    BILD

    : WH

    ITE

    MALM

    resundsbron

    platser skapas som uppplatser skapas som uppplatser skapas som uppplatser skapas som uppplatser skapas som uppplatser skapas som uppplatser skapas som uppplatser skapas som uppplatser skapas som uppplatser skapas som uppplatser skapas som uppmuntrar innovationer muntrar innovationer muntrar innovationer muntrar innovationer muntrar innovationer muntrar innovationer muntrar innovationer muntrar innovationer muntrar innovationer

    och samarbeten.och samarbeten.och samarbeten.och samarbeten.och samarbeten.

    I drift 2019 (helt frdig 2025). Blir vrldens kraft-fullaste neutronklla fr materialforskning och livsvetenskaper.Tekniken anvnds av forskare inom bland annat

    kemi, biologi och energiteknik. Plats fr cirka 450 anstllda och 2 0003 000 gstfors-

    kare per r. En europeisk anlggning med idag 16 partnerlnder.

    En analyscentral fr de stora mngderna experimentdata byggs i Kpenhamn. Hr ska vi-sualiseringar och simuleringar

    gras, samt presentationer fr allmnheten.

    ESS DataManagement & Software Centre

    Max IVI drift 2015. Laboratoriumfr frmst synkrotronljus-forskning.Fr forskning inom bl a bio-medicin, nanoteknologi ochmiljvetenskap. Redan idag

    anvnder ver 700 forskaredet befintliga Max-lab, en

    svensknordisk anlggning.

    Max IVMax IVMax IVMax IVMax IVMax IVMax IVAntal forskare

    frdelat p land

    Sverige:45%

    vriga40%

    Danmark:15%

    20100,0

    0,20

    0,15

    0,25

    2040

    Bruttoregionalprodukten, BRP, r den regionala motsvarig-heten till BNP, det vill sga vrdet av all produktion av varor

    och tjnster i en region.

    Med effekterna frn bygget av ESS berknas vrdet av alla varor och tjnster

    som produceras i Skne bli totalt 214 miljarder kronor hgre fram till r 2040.

    2015 2020 2025 2030 2035

    BRP-tillvxt (prognos), procent

    KLLA: SCB, Region Skne, ITPS, PricewaterhouseCoopers

    BRP-tillvxt utan ESS

    BRP-tillvxt med ESS

    Kontor, laboratorier

    Bostder

    Kontor/bostder

    Ny sprvagnslinje

    ESS

    ska ge

    vxtkraft

    Oda

    rsl

    vsv

    gen

  • SvD sndag 12 december 2010 REPORTAGET 25

    E22

    LUND

    MALM

    resundsbron

    Bilden r en skiss ver hur anlggningarna och infrastrukturen i omrdet kan komma att se ut i framtiden. BILD: ESS

    S

    V

    N

    Beskscenter, korttids-bostder fr forskare, labo-ratorier, forskningsinstitut och kontor. Hr ska mtes-

    platser skapas som upp-muntrar innovationer

    och samarbeten.

    LundScience City

    BrunnshgTt och stadsmssig bebyggelse

    med Lunds innerstad som frebild. Planerad frdelning 30/70 mellan bo-

    stder och verksamheter. Fresls byg-gas i fem etapper. r 2025 finns hr 3 000 bostder och upp till 25 000 arbetsplatser.

    BILD

    : WH

    ITE

    I drift 2019 (helt frdig 2025). Blir vrldens kraft-fullaste neutronklla fr materialforskning och livsvetenskaper.Tekniken anvnds av forskare inom bland annat

    kemi, biologi och energiteknik. Plats fr cirka 450 anstllda och 2 0003 000 gstfors-

    kare per r. En europeisk anlggning med idag 16 partnerlnder.

    En analyscentral fr de stora mngderna experimentdata byggs i Kpenhamn. Hr ska vi-sualiseringar och simuleringar

    gras, samt presentationer fr allmnheten.

    ESS DataManagement & Software Centre

    Max IVI drift 2015. Laboratoriumfr frmst synkrotronljus-forskning.Fr forskning inom bl a bio-medicin, nanoteknologi ochmiljvetenskap. Redan idag

    anvnder ver 700 forskaredet befintliga Max-lab, en

    svensknordisk anlggning.

    Antal forskare frdelat p land

    Sverige:45%

    vriga40%

    Danmark:15%

    20100,0

    0,20

    0,15

    0,25

    2040

    Bruttoregionalprodukten, BRP, r den regionala motsvarig-heten till BNP, det vill sga vrdet av all produktion av varor

    och tjnster i en region.

    Med effekterna frn bygget av ESS berknas vrdet av alla varor och tjnster

    som produceras i Skne bli totalt 214 miljarder kronor hgre fram till r 2040.

    2015 2020 2025 2030 2035

    BRP-tillvxt (prognos), procent

    KLLA: SCB, Region Skne, ITPS, PricewaterhouseCoopers

    BRP-tillvxt utan ESS

    BRP-tillvxt med ESS

    Kontor, laboratorier

    Bostder

    Kontor/bostder

    Ny sprvagnslinje

    ESS

    ska ge

    vxtkraft

    Oda

    rsl

    vsv

    gen

    P en sknsk ker planeras fr Sveriges kanske mest oknda mngmiljardprojekt. JTTE BYGGET av den europeiska forskningsanlggningen ESS, vrldens kraftfullaste NEUTRONKLLA kan generera fram-tidens NOBELPRISER och stta Lund p kartan.

    Text, fakta

    PETER GRENSUND

    Grafik, fakta

    JENNY ALVN

    SvD I LUND

    Sm partiklar skage stora upptckter

    Det r Lund och i november. Det regnar i sidled och r mrkt, ljuskglorna frn mtande bilar gr inte mycket fr sik-ten. Ngonstans drute, mellan den breda E 22:an och Odarslvsvgen, lig-ger 74 hektar av Sknes fi naste jord-bruksmark och vntar p att lggas i en mngrig trda. I stllet fr utsde ska hr pljas ner ett halvt kilometer lngt stlrr. Vetenskapsmn, ja det lter mer spnnande n forskare, ska accelerera partiklar till nra ljusets hastighet och slunga in dem i fl era ton av tungmetall. Resultatet blir en ald-rig tidigare skdad kaskad av neutro-ner som ska kunna lysa igenom det minsta av material.

    Ett slags gigantiskt mikroskop, bru-kar det sammanfattas som.

    Om du frgar neutronforskargurun Colin Carlile (vi terkommer till honom)

    om pongen med det dr s ler han fr-tjust. Om du i stllet pratar med Allan Lars-

    son s kan han bertta att han ocks sttt nere vid kern och huttrat i november. Den

    tidigare fi nansministern (199091) och styrel-seordfranden fr Lunds universitet var den svenska regeringens chefsfrhandlare. Med hjlp av en plan och ngra strategiskt place-rade vnner sg han till att Lund i konkur-rens med nordspanska Bilbao och ungerska Debrecen vann en fl era r lng dragkamp om anlggningen.

    Hsten 2007 hade han ltit kra en buss med generaldirektrer frn europeiska forsk-ningsministerium ut till kern.

    Ja, hr vill vi bygga, nra universitetet, Ideon och industrin, 30 minuter frn Kastrup, var budskapet. Mer n s var det inte, minns Allan Larsson. Sen kte vi till Biskopshuset dr vi gav utfrlig information och ngra lnder sa att de r fr det skandinaviska alter nativet.

    Det var slutfasen p den frsta frhand-lingsrundan dr svenskarna erbjd sig att st fr en grundplt av investeringskostnaden. Som motkrav bad man om samarbetslnder-nas synpunkter och eventuella villkor bland annat ville Tyskland slippa diskussioner om pengar tills Hamburgs anlggning fr frielek-tronlaser var i hamn 2008.

    Vi kte inte ut och sa ni ska vara med och betala s hr mycket. Det var nyckeln. Just genom vrt upplgg tror jag att vi fi ck en

    mycket mer konstruktiv diskussion n vad vi skulle ha ftt om vi bara busat p och sagt att nu ska ni vara med och stlla upp p Sverige. Vi krvde inget stllningstagande, sger Allan Larsson.

    Tillbaka i Lund 2010. Det blnker lite om Karin Rathsman, kanske r det projektorljuset som refl ekteras i gonen eller s r det helt enkelt hennes spontana energi som framkallar ljus-fenomenet. SvD:s tecknare Jenny Alvn pepp-rar henne med frgor om hur protonerna acce lereras och varfr strlen inte svnger av. Rathsman, doktor i accelerator fysik, arbetar de kommande mnaderna med designen av acceleratorn.

    Fokuseringen r det knepiga. Men d fi nns den hr uppfi nningen. Den r gammal men den r underbar!

    Hon pekar yvigt p powerpointduken. Det r sannolikt vare sig den frsta eller sista im-proviserade frelsningen hon kommer att hlla. Man mste ha minst en i bakfi ckan hela tiden, sger hon.

    Karin Rathsman utreder ven studentkopp-lingen, hur kan en specialinriktning p civil-ingenjrsutbildningen se ut? I dag fi nns inga problem med att hitta unga, duktiga och ta-langfulla personer, sger hon och knycker med huvudet i riktning mot sin kollega Leli Tchelidze, doktor i acceleratorteknik. Men det gller att skra ett infl de av kompetens och ider, att behlla vitaliteten. En anlggnings resultat blir aldrig bttre n dess forskare.

    Nr maskinerna r i full sving framt 2025 ska 400500 forskare ha sin anstllning hr och uppemot 3 000 gstforskare passera p ett r. Karin Rathsman sjlv, nerfl yttad frn Uppsala, vet att hon hamnat rtt.

    Ska man vara acceleratorfysiker s ska man vara det i Lund. Fr mig r det roligare att vara hr n ngon annanstans p jorden.

    Och framtida Nobelpris, talas det om det? Om man bygger sna hr anlggningar

    mste man ha Nobelpriset som mlsttning. Annars ska man ju inte bygga. Om man fr det eller inte, det r en annan femma.

    Nr Karin Rathsman parar ihop yrket acce-leratorfysiker med Lund s gr hon det ven med adress Max IV, grannbyggnaden till det framtida ESS. I slutet av november togs frsta spadtaget fr att till 2015 bygga vad som be-

    skrivs som vrldens frmsta synkrotronljus-anlggning, dpt till Max IV (ja, det fi nns re-dan tre Max:ar, alla i form av stora ringar).

    Om ESS neutronregn kan frdas genom material och skrskda det ner p atomniv i dess naturliga form kan Max IV:s synkro-tronljus, en otroligt kraftig rntgenstrlning, lttare underska strukturer p strre mole-kyler. Ja, anlggningarna klarar mer n s, men viktigare: metoderna kompletterar var-andra samlokaliseringen var ett avgrande argument fr att bygga ESS just i Lund. Vilka fljder detta materialforskningskluster fr fr Sverige och resundsregionen r natur-ligtvis mer eller mindre troliga och frutse-bara, och fl era analyser har gjorts. Givetvis skapas jobb nr tv jtteanlggningar byggs. Men vilka och hur mnga? Och hur lng-variga? Vntar en befolkningsboom? Vad hnder med den vriga forskningen, univer-sitetets enastende bredd? Str Lund rentav infr en helt ny era?

    Regnet faller fortfarande. Skvtter mot vind-rutan dr torkarna vgrar ge upp. Mikael Eriksson styr sakta sin vita Skoda genom cent rala Lund.

    Vi har pratat en del om frhoppningarna som spirar i stan. P Brunnshg, omrdet dr ESS och Max IV byggs, planeras fr en helt ny stadsdel. Lite som Hammarby Sjstad hette det i en tidig studie, fast utan vatten. Nu r fokus in-stllt p mer klassisk stads-bebyggelse.

    I anslutning till forsk-ningsanlggningarna ska en vetenskapsstad anlggas och en ny sprvagnlinje dras, och lser du lokal-pressen s r det tusentals forskar-Zlatan:ar som ska lockas hit.

    Vare sig ESS eller Max IV kommer att lyfta sam-hllet, sger han. De r in-frastrukturkomponenter bland mnga andra. Det r annat som avgr, kvaliteten i utbildningen till exempel, hur motiverade lrare man fr.

    Ska man vara acceleratorfysiker s ska man vara det i Lund. Fr mig r det roliga-re att vara hr n ngon annan-stans p jorden.Karin Rathsman, doktor i acceleratorfysik. M

    KarinRathsmanFOTO: JENNY ALVN

    MikaelErikssonFOTO: JENNY ALVN

    Texten fortstter p sidan 28 m

  • SvD sndag 12 december 201026 REPORTAGET

    RNTGEN I JTTEFORMAT Enorma mngder av naturens mini-partiklar ska hjlpa forskarna att f unik inblick i olika material. Protoner skjuts ivg genom acceleratorn, krockas i mlstationen och frigr neutro-ner som trnger igenom testproven i experimentstationen. Resultaten kan ge frbttringar inom bland annat energi, medicin och transport.

    Vtgas

    7 Neutronerna passerar genom vatten eller vtgas som kyler och saktar ner dem. D liknar de vgor, vilket r anvndbart fr experimenten.

    8 Neutronerna leds i 2233 rr,neutronguider, till experiment-stationerna. Guiderna r olika lnga (upp till 200 meter) beroende p experimentet som ska utfras.

    Korta guider: neutronerna trffar provet med hg energi men lg precision. Bra vid t ex forskning kring katalysatorer och batterier.

    Lnga guider: lgre energi men bttre precision, vilket passar bra fr forskning p komplexa molekylstrukturer som t ex lkemedel och organiska material.

    De flesta neutro-nerna passerar rakt igenom materialet. En

    neutron som trffar en atomkrna viker av i en bestmd riktning, medanen neutron som stter p ett litet magnet-flt, som kan uppst mellan atomerna, viker av p ett annat stt. Detektorer registrerar hur neutronerna sprids.

    10

    Informationen analyseras. Ett datorgenererat mnster visar hur neutronerna spridits.

    Speciell mjukvara terskapar en bild av provets inre. Ur detta kan man avlsa hur olika material eller enskilda molekyler ser ut inuti p atomniv, eller vilken form en molekyl har. Det r vik-tigt nr man studerar proteiner och andra biologiska material.

    11

    I experimentstationen placeras provet som ska underskas,

    exempelvis ett protein eller ett arkeologiskt fynd. Varje instrument r designat fr en specifik typ av forskning.

    9

    Experimentstationen hr sker forskningen

    Elektron

    Vteproton

    Exempel p instrument.

    BILD: J-PARC

    BILD: ILL

    Jonklla Accelerator (under jordp g a strlningsrisk)

    Klystronhall

    Experimentstationer

    Verkstder,generatorer m m

    Principsskiss ver ESS

    Mlstation

    MLSTATION

    9

    nerna passerar rakt igenom materialet. En

    neutron som trffar en atomkrna viker av i en bestmd riktning, medanen neutron som stter p ett litet magnet-flt, som kan uppst mellan atomerna, viker av p ett annat stt. Detektorer registrerar hur neutronerna sprids.

    Informationen analyseras. Ett datorgenererat mnster visar hur neutronerna spridits.

    Speciell mjukvara terskapar en bild Ur detta kan man avlsa

    hur olika material eller enskilda molekyler ser ut inuti p atomniv, eller vilken form en molekyl har. Det r vik-tigt nr man studerar proteiner och andra biologiska material.

    Experimentstationen hr sker forskningen Exempel p instrum

    ent.

    BILD: J-PAPAP RC

    Protonerna nr maxfarten 96% avljusets hastighet cirka

    100 meter innan de trffar mlet. Fr att frhindra att neutroner frn mlmaterialet flyger tillbaka ut i acceleratorn finns en bj strax innan mlet.

    4

    Acceleratorn protoner i ljusets hastighet

    Materia Molekyl Atomer

    Elektron

    Atomkrna Proton/neutron

    Kvark

    UU

    N

    Protonerna skjutsut i acceleratorns vakuumrr dr de

    knuffas framt av elektromag-netiska flt. Protonerna surfar fram p en elektromagnetisk vg, som rr sig snabbare och snabbare framt.

    2Vtgas hettas upp med ett snabbt varierande elektromagnetiskt flt s att elektroner lossnar frn vtemole-kylerna. Det kan liknas vid att

    1 Efter ca 30 meter: proto-nerna har s mycket fart att accelerationen kan ske med hjlp av supraledande partier. De r nedkylda till 271 grader C, vilket innebr att de verfr energi utan motstnd till protonstrlen. Det ger lgre elfrbrukning och hgre intensitet i strlen.

    3koka vatten i en mikrovgsugn, men frekvensen r mycket hgre och effekten mycket starkare. Nr elektronerna r borta terstr ett plasma av protoner.

    Varfr rneutroner bra?Neutroner kan ge unik infor- mation om materialens upp- byggnad och funktion. Neutro- ner har ingen laddning, Drfr kan de passera genom andra material, nda in till atomkr-nan, utan att pverka det. Neu-troner r srskilt anvndbara fr att underska vte, som finns i alla organiska material.

    Vid Cern forskar man om partiklar och universums grundlggande krafter.

    Vid ESS kommer man att forska kring material och livsvetenskap, d v s forskning p organiska material.

    Vad r skillnadenmot Cern?

    Behvs bdeMax IV och ESS?Anlggningarna kommer att komplettera varandra. Max IV anvnder stark rntgen-strlning, synkrotronstrlning, medan ESS kommer att forska med neutronspridning.

    Atomkrna

    Elektron

    +

    ++

    +Neutroner

    Synkrotronljus

    Neutroner interagerar med atomkrnan, och ndrar has-tighet och riktning. Synkro-tronljus viker av vid atomens elektroner. Det passar drfr till att underska mnen med mnga elektroner eller till kemiska processer.

    Skillnaden mellan neutron-spridning och synkrotron-strlning

    Vad hnder med detradioaktiva avfallet?Nr protonerna trf-far mlmaterialet blir det radioak-tivt och avger strlning. Det mste drfr slutfrvaras. Men nr man stnger av protonstrlen s upphr processen, till skillnad frn en krnreaktor dr det pgr en sjlvuppehllande kedjereaktion.

    Vad anvnds neutronforskning till?

    Hur mnskligt DNA verkar i levande celler Genterapi mot virus-sjukdomar Bttremediciner Bttre implantat

    Medicin Bttre batterier Nya biobrnslen Vtgaslagringfr brnsleceller Frst metan-gas: klimat-hot och energi Brnsleceller Solenergi

    Energi

    +

    Supraledande material fr verfring av elkraft Skrddarsydda material med nanoteknik

    Material Bttre katalysatorer Mer effektiva och mindre energikrvande transporter Bttre flygplansvingar

    Transport Bttre och mer milj-vnlig frg, rengrings-medel och kosmetika Underska ochbevara historiska freml bttre Magnetiskastrukturer,elektronik

    vrigt

    2 3

    4

    Neutronrr

    Detektorer

    Prov

    5

    Kllor: Karin Rathsman, PatrikCarlsson och Marianne Ekdahl/ESS

    GRAFIK OCH FAKTA: JENNY ALVN

    Roterande skiva

    Fossil

    8

    10

    11

    9

    Exempel p prov. BILD:

    ILL

    7

    Mlstationenproducerar neutroner

    Protonstrlen kolliderar med mlmaterialet: en kubikmeter, cirka 13 ton,

    tungmetall. Fr att producera till-rckligt mnga neutroner lmpliga fr forskning krvs ett grundmne med hg andel neutroner. Tung- metaller r rika p neutroner.

    51

    Mlmaterialet tv alternativ

    Detta ger ungefr samma mngd neutroner. Fr att undvika strlningslckage omsluts mlmaterialet av en behllare och flera metertjocka lager av stl och betong.

    Flytande tungmetall, t exkvicksilver, bly, bly/vismuth eller bly/guld. Metallen kylsgenom att cirkulera i en be-hllare inne i mlstationen.

    Roterande tung- metall i fast form, t ex volfram.

    Strukturen hos ett sjlvlysande prote

    in.

    B

    ILD:

    R T

    sien

    , Uni

    v. o

    f Cal

    ifor

    nia,

    San

    Die

    go

    Flugans inre organ (grna) syns tydligt efter neut

    ronst

    rln

    inge

    n.

    BILD: A

    nton S

    Tre

    msi

    n, U

    niv.

    o

    f Cali

    forn

    ia, B

    erke

    ley

    ESS

    Innuti fossilet fanns frhistoriska vxtdelar av br

    dgr

    an b

    evar

    ade.

    BIL

    D: I

    LL

    Klystronhall (ovan jord): lper lngs med hela acceleratorn. Hr skapas den mag- netiska vg som protonerna surfar p.

    6

    6 Neutroner sls loss frn tung- metallens atomkrnor. Det kallas spallation. Neutroner avges ven genom s k excitation:atomerna nr en hgre energiniv och sn-der ut neutroner fr att avge energin.

    Spallation.

    Neutroner

    ++

    ++Protoner

    Atomkrna

    +

    + ++

    Resultat

    Lngs med hela acceleratorn finns starka magneter som fokuserar och leder strlen i rtt bana.

  • SvD sndag 12 december 2010 REPORTAGET 27

    RNTGEN I JTTEFORMAT Enorma mngder av naturens mini-partiklar ska hjlpa forskarna att f unik inblick i olika material. Protoner skjuts ivg genom acceleratorn, krockas i mlstationen och frigr neutro-ner som trnger igenom testproven i experimentstationen. Resultaten kan ge frbttringar inom bland annat energi, medicin och transport.

    Vtgas

    7 Neutronerna passerar genom vatten eller vtgas som kyler och saktar ner dem. D liknar de vgor, vilket r anvndbart fr experimenten.

    8 Neutronerna leds i 2233 rr,neutronguider, till experiment-stationerna. Guiderna r olika lnga (upp till 200 meter) beroende p experimentet som ska utfras.

    Korta guider: neutronerna trffar provet med hg energi men lg precision. Bra vid t ex forskning kring katalysatorer och batterier.

    Lnga guider: lgre energi men bttre precision, vilket passar bra fr forskning p komplexa molekylstrukturer som t ex lkemedel och organiska material.

    De flesta neutro-nerna passerar rakt igenom materialet. En

    neutron som trffar en atomkrna viker av i en bestmd riktning, medanen neutron som stter p ett litet magnet-flt, som kan uppst mellan atomerna, viker av p ett annat stt. Detektorer registrerar hur neutronerna sprids.

    10

    Informationen analyseras. Ett datorgenererat mnster visar hur neutronerna spridits.

    Speciell mjukvara terskapar en bild av provets inre. Ur detta kan man avlsa hur olika material eller enskilda molekyler ser ut inuti p atomniv, eller vilken form en molekyl har. Det r vik-tigt nr man studerar proteiner och andra biologiska material.

    11

    I experimentstationen placeras provet som ska underskas,

    exempelvis ett protein eller ett arkeologiskt fynd. Varje instrument r designat fr en specifik typ av forskning.

    9

    Experimentstationen hr sker forskningen

    Elektron

    Vteproton

    Exempel p instrument.

    BILD: J-PARC

    BILD: ILL

    Jonklla Accelerator (under jordp g a strlningsrisk)

    Klystronhall

    Experimentstationer

    Verkstder,generatorer m m

    Principsskiss ver ESS

    Mlstation

    MLSTATION

    9

    BILD: ILLBILD: ILL

    Protonerna nr maxfarten 96% avljusets hastighet cirka

    100 meter innan de trffar mlet. Fr att frhindra att neutroner frn mlmaterialet flyger tillbaka ut i acceleratorn finns en bj strax innan mlet.

    4

    Acceleratorn protoner i ljusets hastighet

    Materia Molekyl Atomer

    Elektron

    Atomkrna Proton/neutron

    Kvark

    UU

    N

    Protonerna skjutsut i acceleratorns vakuumrr dr de

    knuffas framt av elektromag-netiska flt. Protonerna surfar fram p en elektromagnetisk vg, som rr sig snabbare och snabbare framt.

    2Vtgas hettas upp med ett snabbt varierande elektromagnetiskt flt s att elektroner lossnar frn vtemole-kylerna. Det kan liknas vid att

    1 Efter ca 30 meter: proto-nerna har s mycket fart att accelerationen kan ske med hjlp av supraledande partier. De r nedkylda till 271 grader C, vilket innebr att de verfr energi utan motstnd till protonstrlen. Det ger lgre elfrbrukning och hgre intensitet i strlen.

    3koka vatten i en mikrovgsugn, men frekvensen r mycket hgre och effekten mycket starkare. Nr elektronerna r borta terstr ett plasma av protoner.

    Varfr rneutroner bra?Neutroner kan ge unik infor- mation om materialens upp- byggnad och funktion. Neutro- ner har ingen laddning, Drfr kan de passera genom andra material, nda in till atomkr-nan, utan att pverka det. Neu-troner r srskilt anvndbara fr att underska vte, som finns i alla organiska material.

    Vid Cern forskar man om partiklar och universums grundlggande krafter.

    Vid ESS kommer man att forska kring material och livsvetenskap, d v s forskning p organiska material.

    Vad r skillnadenmot Cern?

    Behvs bdeMax IV och ESS?Anlggningarna kommer att komplettera varandra. Max IV anvnder stark rntgen-strlning, synkrotronstrlning, medan ESS kommer att forska med neutronspridning.

    Atomkrna

    Elektron

    +

    ++

    +Neutroner

    Synkrotronljus

    Neutroner interagerar med atomkrnan, och ndrar has-tighet och riktning. Synkro-tronljus viker av vid atomens elektroner. Det passar drfr till att underska mnen med mnga elektroner eller till kemiska processer.

    Skillnaden mellan neutron-spridning och synkrotron-strlning

    Vad hnder med detradioaktiva avfallet?Nr protonerna trf-far mlmaterialet blir det radioak-tivt och avger strlning. Det mste drfr slutfrvaras. Men nr man stnger av protonstrlen s upphr processen, till skillnad frn en krnreaktor dr det pgr en sjlvuppehllande kedjereaktion.

    Nr protonerna trffar mlmaterialet

    -

    protonstrlen s

    Vad anvnds neutronforskning till?

    Hur mnskligt DNA verkar i levande celler Genterapi mot virus-sjukdomar Bttremediciner Bttre implantat

    Medicin Bttre batterier Nya biobrnslen Vtgaslagringfr brnsleceller Frst metan-gas: klimat-hot och energi Brnsleceller Solenergi

    Energi

    +

    Supraledande material fr verfring av elkraft Skrddarsydda material med nanoteknik

    Material Bttre katalysatorer Mer effektiva och mindre energikrvande transporter Bttre flygplansvingar

    Transport Bttre och mer milj-vnlig frg, rengrings-medel och kosmetika Underska ochbevara historiska freml bttre Magnetiskastrukturer,elektronik

    vrigt

    2 3

    4

    Neutronrr

    Detektorer

    Prov

    55

    Kllor: Karin Rathsman, PatrikCarlsson och Marianne Ekdahl/ESS

    GRAFIK OCH FAKTA: JENNY ALVN

    Roterande skiva

    Fossil

    8

    10

    11

    9

    7

    Mlstationenproducerar neutroner

    Protonstrlen kolliderar med mlmaterialet: en kubikmeter, cirka 13 ton,

    tungmetall. Fr att producera till-rckligt mnga neutroner lmpliga fr forskning krvs ett grundmne med hg andel neutroner. Tung- metaller r rika p neutroner.

    51

    Mlmaterialet tv alternativ

    Detta ger ungefr samma mngd neutroner. Fr att undvika strlningslckage omsluts mlmaterialet av en behllare och flera metertjocka lager av stl och betong.

    Flytande tungmetall, t exkvicksilver, bly, bly/vismuth eller bly/guld. Metallen kylsgenom att cirkulera i en be-hllare inne i mlstationen.

    Roterande tung- metall i fast form, t ex volfram.

    Strukturen hos ett sjlvlysande prote

    in.

    B

    ILD:

    R T

    sien

    , Uni

    v. o

    f Cal

    ifor

    nia,

    San

    Die

    go

    Flugans inre organ (grna) syns tydligt efter neut

    ronst

    rln

    inge

    n.

    BILD: A

    nton S

    Tre

    msi

    n, U

    niv.

    o

    f Cali

    forn

    ia, B

    erke

    ley

    ESS

    Innuti fossilet fanns frhistoriska vxtdelar av br

    dgr

    an b

    evar

    ade.

    BIL

    D: I

    LL

    Klystronhall (ovan jord): lper lngs med hela acceleratorn. Hr skapas den mag- netiska vg som protonerna surfar p.

    6

    6 Neutroner sls loss frn tung- metallens atomkrnor. Det kallas spallation. Neutroner avges ven genom s k excitation:atomerna nr en hgre energiniv och sn-der ut neutroner fr att avge energin.

    Spallation.

    Neutroner

    ++

    ++Protoner

    Atomkrna

    +

    + ++

    Resultat

    Lngs med hela acceleratorn finns starka magneter som fokuserar och leder strlen i rtt bana.

  • SvD sndag 12 december 2010

    Jrgen Wiksten frn ESS jublar den 29 maj frra ret ver beskedet att anlggningen kommer att byggas i Lund. Foto: ESS

    I Oak Ridge National Laboratory i Tennessee i USA finns den frdigbyggda spallationsanlggningen SNS. En av skillnader-na mellan den planerade ESS-anlggningen i Lund och den existerande SNS-anlggningen r att ESS blir betydligt kraft-

    28 reportaget

    Fysikprofessor Mikael Eriksson har tidigare p kvllen visat runt i Max-labs hangar dr elek-troner snurrar runt i nra nog ljusets hastig-het genom stora rr. Frn rren gr utlpare till instrument inlindade i mngder av ugns-folie. Nr maskinerna i rostfritt stl frbereds fr vakuumexperiment hettas de upp fr att f bort alla vattenmolekyler. Aluminiumfolien ser till att vrmen sprids jmnt och risken fr sprickor minskar.

    Nr instrumenten kostar tiotals miljoner kronor styck r tysk kvalitetsfolie en billig frskringspremie. Mikael Eriksson berttar en osannolik historia om hur det gick till nr det frsta Maxlabbet byggdes. Bland annat lnades en mangel in frn en ovetande mamma till en kollega. Det var ett hemma-bygge, konstaterar han.

    Men vi lrde oss tekniken. Skruvarna och muttrarna. Redan Max II var konkurrens-kraftig.

    Max nummer fyra sgs bli vrldsledande de kommande 20 ren. Kostnaden p tre mil-jarder kronor omnmns som lg i samman-hanget.

    Ja, det r det dr med pengarna. ESS gr loss p omkring 15 miljarder kronor (beroende p eurons vxlingskurs), den rliga driften p en knapp miljard. Totalt landar notan p 55 mil-

    jarder kronor. Fr finansieringen av investe-rings- och driftskostnaderna finns nnu bara bindande avtal fr 50 respektive 22,5 procent.

    Dremot finns gott om lften. Totalt har 16 europeiska lnder lovat att hjlpa till, med ut-rustning, med forskare, med tillverkning etc. Att Sven Landelius, styrelseordfrande fr ESS AB, i dag sitter med ett prestigeprojekt som r finansierat till hlften r en direkt fljd av frhandlingstaktiken som lag Sveri-ge/Lund valde finanskrishsten 2008.

    I ett lge dr finansministrar ska frska rdda banksystemen i hela vrlden, det r inte tider nr forskningsministrar kan knacka p drren och diskutera hur man ska finan-siera anlggningar som ska byggas i ett an-nat land och brja verka 2020. Finansiering-en fr vi ta i nsta steg, motiverar den tidigare chefsfrhandlaren Allan Larsson.

    Sven Landelius d. Det r inte svrt att frst varfr regeringen utsg honom till styrelse-ordfrande fr ESS. 19942006 var han vd fr resundsbrokonsortiet, i backspegeln en framgngssaga med en bro som faktiskt bygg-des i tid, hll budget och delvis var tekniskt innovativ. Dessutom fanns det internationella garperspektivet: de svenska och danska sta-terna. Han lyckades f ihop det.

    Brobygge r lite lttare, sger han, fr en sn hr anlggning finns inga handbcker. I korthet: grundtekniken frn 2003 mste upp-dateras, ingen verkligen ingen vet vilken forskning som kommer att bedrivas r 2030.

    Hur bygger man instrument d? Och hur fr man eurokrisande lnder att omvandla lften till pengar?

    Nu r Sven Landelius inte bara utrustad med en vlsittande kostym utan ven med ett fast handslag och en stadig blick. Och fr-modligen ganska hrd hud.

    resundsbron var svrare s till vida att nr vi var i motsvarande planeringsfas s fanns ju ett vldigt, tminstone mediespeglat, motstnd. Det var vldigt fokus kring de negativa pverkningarna bron skulle kunna f p framfr allt stersjn men ven p resund. Man sade att sna hr stora projekt tar alltid dubbelt s lng tid, de blir alltid mycket dyrare n vad man har tnkt sig. 1994 sa man ni r idioter som ska bygga snktun-nel och bro. Gr som i Hallandssen, borra en tunnel, det r mycket skrare och mycket billigare. Det tror inte vi, sa vi, haha.

    Den stora skillnaden, jmfr Sven Lande-lius, r uppbackningen frn forskarvrlden, politikerna, nringslivet, allmnheten, ja alla i hela regionen verkar ha enorma frvnt-ningar p vad som ska ske.

    Nu hr det till historien att det lutat litet upp-t fr ESS-gnget. Allan Larsson smler lite ironiskt nr han tnker tillbaka p att Syd-svenskan lnge betraktade anlggningen som en Lundaangelgenhet, som vore det ett nytt badhus. Och ett av Lunds kommunalrd mot-satte sig faktiskt en etablering.

    Vi tyckte att anlggningen var alldeles fr

    ESS ska tillfra lika mycket el till elntet som man tar ut

    7 Miljarder satsas p eSS

    Instrumenten i Max-lab sls in i folie fr att vrmen ska frdelas jmt. Foto: JEnny Alvn

    Investeringskostnader DriftskostnaderTotalt ca 14 miljarder kronor Totalt ca 900 miljoner kronor/r

    *Inkl bidrag frn Region Skne och Lunds universitet.

    KLLA: ESS

    Sverige: 10%Sverige: 35%*

    Danmark: 12,5%Norge: 2,5%

    Ej slutfr-handlat:50%

    Danmark: 10%Norge: 2,5%

    Resterande driftskostnader: staterna betalar efter anvndning.

    Befolkningsprognos, Lund

    2009 2019KLLA: SCB

    20102019, tusental invnare

    90

    100

    110

    120

    130

    Vad har andra stora byggprojekt kostat?

    KLLA: RESPEKTIVE PROJEKT

    Infrastrukturprojekt, kostnad i miljarder kronor (byggtid inom parentes)

    Citytunneln, Malm (20052010) 8,6

    Tunneln genom Hallandssen (19922015) 10,5

    ESS (20132025) 14

    Citybanan (20092017) 16,8

    resundsbron (19952000) 18,5

  • SvD sndag 12 december 2010

    Colin Carlile, lngst till vnster, sklar tillsammans med tyske Sebastian Schmidt och danske Morten Scharff vid det frsta mtet fr ESS internationella styrkom-mitt oktober 2009 i Prag. Allan Larsson, andra frn hger, vid frhandlingsbordet.

    FOTO: LARS BRUNDIN

    REPORTAGET 29

    Forskningsanlgg-ningar jmfrbaramed Max IV

    Forskningsanlggningarmed neutronkllor

    Anlggningar i Europa

    0 svd.se dligt utredd. Det fanns inget utrett om risker-na, framfr allt miljriskerna (det ansg ven Kemikalieinspektionen), sger miljpartisten Rolf Englesson, kommunalrd 20022006.

    Englesson, i dag vd fr ett biogasfretag, s-ger att det skulle bli lite ljligt att motarbeta ESS nr alla nd vill ha det. I stllet ligger fokus p att kritiskt granska nr rendet lpande behandlas i fullmktige:

    Vad ska man gra med det radioaktiva av-fallet? Till skillnad frn krnkraften startar man hr med ett mne som inte r radio-aktivt frn brjan. Och energitgngen?

    Det dr sista r en brandfackla. Anlgg-ningen berknas dra 300 GWh per r. Det motsvarar energifrbrukningen fr cirka 15 000 normalstora villor. Nr Sverige vann kampen om vrdskapet s lovade man ven utveckla en koldioxidneutral anlggning som drivs med el frn frnybar energi. ESS ska till-fra lika mycket el till elntet som man tar ut.

    I praktiken innebr det att ESS och energi-jtten Eon samt det kommunala elbolaget just nu skissar p tnkbara lsningar. Tanken r att till exempel en vindkraftpark ska gene-rera tillrckligt med el och att spillvrmen sedan terfrs till Lunds rrvrment.

    Fr Eon betyder samarbetet mhnda inte bara frsta tjing nr sjlva affren ska upphandlas. Storskaliga, frnybara energi-lsningar betyder i postoljefestsamhllet ven vlkommen marknadsfring. Det nor-mala r annars, med anlggningar av den hr typen, att man kopplar p elntet och

    kyler bort spillvrmen. S var man av med det problemet.

    Egentligen r det Ilmar Reepalus frtjnst.

    Det dr sista r det Colin Carlile som sger, neutronforskaren som Allan Larsson lt rekrytera frn vrldsledande Institut Laue-Langevin utanfr Grenoble. Den anlggning-en ledde han i sju r och forskarstudierna drifrn frekommer fl itigt i tidskrifterna Nature och Science.

    Nu sitter han ifrd fl eecevst lite framt-bjd i en gul ftlj i vad som framstr som ett genrerum i den akademiska vrlden. P skriv-bordet str en iMac och lngs ena vggen hnger en griffeltavla. Ilmar Reepalu tackar han som inspiratr fr att gra ESS energi-neutralt.

    Om Allan Larsson var frhandlaren som dyrkade upp drrar till ambassader och departement var Colin Carlile den knde vetenskapsmannen som blste upp fnster p vid gavel i Forskningseuropa. Inklusive

    Lund. Det tog honom tre r att f kommu-nens srskilda frtjnsttecken, vilket r s nra man kan komma att bli hedersmedbor-gare i Lund. I motiveringen framhlls hans kreativitet, kunskap och humor han har snabbt blivit en knd profi l p gator och torg.

    Och krleken tycks besvarad. Frsta bes-ket i Lund, som i mngt och mycket var en frtckt anstllningsintervju, liknar han vid sin resa till Damaskus (omvndelse).

    Jag kom hit och tnkte this is it, det r hr det kommer att ske. Hr fi nns allt. Du har universitetet, fl ygplatsen, du har bron, stdet frn politikerna, alla talar engelska, det fi nns expertkunskap, en hgutbildad befolkning, ett land som ligger i vrldstoppen i de olika innovationsindexen. Kan man inte bygga hr s kan man inte bygga ngonstans.

    Tvivlade du ngonsin p att Lund skulle f bygga ESS?

    Nej, och det tror jag inte Allan gjorde heller.

    08-13 51 45, [email protected]

    Jag kom hit och tnkte this is it, det r hr det kommer att ske. Hr finns allt.Colin Carlile, neutronforskare M

    2012 Planeringsfas.Uppdatering av ritningar samt tillstnd. Detaljplanen vntas vinna laga kraft.Finansieringen skerstlls.

    20132019 Byggfas.

    20192025 Frdigstllan-defas.

    Anlggningen gr att anvn-da med sju instrument.

    2025Anlggningen gr att kra fullt ut med 2233 instrument.

    20262066 Drift.

    20672071 Avveckling.

    7 Detta hnder nu

    Danderyd 53 %Lund 50 %Liding 41 %Lomma 41 %Tby 38 %

    Uppsala 38 %Solna 37 %Stockholm 36 %Ume 35 %Nacka 34 %

    Klla: SCB

    Andel hgutbildadeKommuner med strst andel in -vnare med minst trerig eftergym-nasial utbildning, 2564 r 2009).

    fullare. Teknikern David Dunning pekar genom fnstret in till mlstationen dr protonerna trffar kvicksilvret och neutronerna frigrs.

    Sverige har en tradition av att underfinansiera satsning-ar p forskningsinfrastruktur. Det finns tydliga tecken p att man gr samma misstag igen.

    Ls intervjun med Olof Hallonsten, specialist p storskalig infrastruktur.5 svd.se

    ESS officiella sajt.5 ess-scandinavia.se

    Maxlabs officiella sajt.5 maxlab.lu.se

    F

    OT

    O: E

    SS

    , RO

    GE

    R E

    RIK

    SS

    ON

    SvD-20101212-A024 REP 1F1SvD-20101212-A025 REP 1F1SvD-20101212-A026 REP 1F1SvD-20101212-A027 REP 1F1SvD-20101212-A028 REP 1F1SvD-20101212-A029 REP 1F1