Dansk milliard-satsning: Nu skal verdens bedste neutron-mikroskop bygges
Efter 10 års forberedelser kan byggeriet af verdens mest avancerede neutronspredningsfacilitet endelig gå i gang. Danmark er medvært for det store forskningscenter og investerer knap to milliarder i projektet.

Eksperimenterne på European Spallation Source (ESS) vil foregå i Lund i Sverige (illustrationen) mens et center, som analyserer data fra ESS vil få base i København. Det forventes at de første forsøg vil kunne kunne begynde i Lund i 2019, mens anlægget formentlig først er helt færdigbygget i 2025. (Illustration: ESS/Team Henning Larsen Architects)

Eksperimenterne på European Spallation Source (ESS) vil foregå i Lund i Sverige (illustrationen) mens et center, som analyserer data fra ESS vil få base i København. Det forventes at de første forsøg vil kunne kunne begynde i Lund i 2019, mens anlægget formentlig først er helt færdigbygget i 2025. (Illustration: ESS/Team Henning Larsen Architects)

Tirsdag bliver første officielle spadestik taget til byggeriet af verdens mest avancerede neutron-’mikroskop’.

Det gigantiske anlæg kommer til at udgøre et helt nyt forskningscenter ved navn European Spallation Source (ESS), som får 400-500 fastansatte og 2.000-5.000 besøgende forskere årligt.  

Sammen med Sverige er Danmark vært for forskningscentret og investerer knap to milliarder danske skattekroner i byggeriet.

»Det kandiderer til at være den største danske investering i forskningsinfrastruktur nogensinde. ESS kommer til at være førende i verden på sit felt, og det vil tiltrække dygtige forskere og studerende fra hele verden,« siger professor Henning Friis Poulsen fra Institut for Fysik på Danmarks Tekniske Universitet (DTU).

Projekt til 14 milliarder kroner

Henning Friis Poulsen er en af de forskere, som igennem en årrække har arbejdet på at få drømmen om det avancerede neutronspredningsanlæg til at blive til virkelighed.

Den sidste del af finansieringen faldt på plads for nyligt, da Tyskland som det sidste store europæiske land valgte at støtte projektet. I alt kommer neutron-anlægget til at koste cirka 1,9 milliarder euro - næsten 14 milliarder kroner – hvoraf Danmark betaler 12,5 procent.

»Det er en fantastisk julegave til os forskere, men også kæmpe mulighed for Danmark. Det svarer til, at vi har fået OL-værtsskabet inden for vores forskningsfelt.«

»Forskellen er bare, at dette her OL ikke kun varer 3 uger, men det skal være i gang i de næste 30-40 år. Det er en fantastisk mulighed, som både akademikere og industri vil få glæde af,« siger Henning Friis Poulsen, som er formand for forsker-sammenslutningen Danscatt.

Bliver verdens førende anlæg

Danscatt hjælper blandt andet danske forskere, som har brug for at lave forsøg på avancerede neutron-anlæg. I dag må neutron-forskerne rejse til Oak Ridge i USA eller Grenoble i Frankrig for at kunne lave de mest avancerede eksperimenter.

Video: European Spallation Source

Men når det nye European Spallation Source (ESS) står klar, vil det ifølge Henning Friis Poulsen være det bedste af sin art i verden, og det vil være placeret lige i Danmarks baghave – i Lund i Sverige.

»Det er en meget bred gruppe af forskere, som vil få gavn af anlægget. Det kan være alt lige fra forskning i medicin og biologiske materialer til forskning i magnetisme eller batterier.«

»En af de samfundsudfordringer, som ESS kan være med til at løse, er, hvordan vi kan udvikle energiteknologier, som er mere effektive og udsender mindre CO2,« fortæller Henning Friis Poulsen.

Minder om røntgenteknik

Henning Friis Poulsen forklarer, at neutron-anlægget kan sammenlignes med et røntgenapparat, som kan se igennem materialer.

Frem for at bruge røntgenstråling beskyder neutron-anlægget imidlertid materialerne med neutroner – det vil sige partikler, som sidder i kernen af atomer.

Med hjælp fra neutronerne kan forskerne få et detaljeret billede af, hvordan et materiale er opbygget helt ned på atom-niveau, og anlægget fungerer dermed som et ekstremt kraftigt mikroskop, der gør det muligt at afsløre de allermindste hemmeligheder i forskellige materialer.

Minister: Giver nye muligheder for Danmark

Den danske investering på knap to milliarder i neutronspredningsanlægget svarer til et beløb, som et lidt større end de 1,5 milliarder kroner, regeringen har afsat til »målrettede forbedringer af vores velfærdssamfund« i finansloven for næste år.

Uddannelses- og forskningsminister Sofie Carsten Nielsen mener imidlertid, at skatteydernes penge til ESS er givet godt ud.

»ESS åbner en række af nye muligheder for Danmark. Det gælder styrket forskning, tiltrækning af de bedste forskere, beskæftigelse for højtuddannet arbejdskraft og tiltrækning af udenlandske videnvirksomheder. Værtskabet kan altså give dansk forskning et kæmpe boost og sætte en god udvikling i gang for hele Øresundsregionen og Danmark,« udtaler Sofie Carsten Nielsen i en pressemeddelelse.

Fakta

European Spallation Source (ESS) er et neutronspredningsanlæg, som bygges i samarbejde mellem 17 europæiske lande.

ESS kommer til at koste cirka 1,9 milliarder euro - næsten 14 milliarder kroner - at anlægge.

Danmark betaler 12,5 procent af udgifterne til ESS svarende til knap to milliarder kroner. Pengene kommer fra en »statslig bevilling som er tilvejebragt via de årlige finanslove,« oplyser Uddannelses- og forskningsministeriet.

Sverige betaler 35 procent af anlæggelsen af ESS, mens resten betales af de øvrige 15 europæiske partnerlande, der også indgår i projektet.

ESS får et årligt driftsbudget på omkring 1 milliard kroner, 400-500 fastansatte og 2000-5000 besøgende forskere årligt.

Den eksperimentielle del af ESS skal ligge i Lund i Sverige. I København oprettes også et ESS-center, som kaldes 'Data Management and Software Center, DMSC'.

ESS-centret i København får 65 ansatte, der skal bistå forskerne med at analysere og fortolke data fra de eksperimenter, der gennemføres på ESS-faciliteten i Lund.

Kilde: Uddannelses- og forskningsministeriet

Sammen med sin svenske ministerkollega Jan Björklund skal Sofie Carsten Nielsen officielt åbne byggeriet af ESS på tirsdag.

Sverige betaler mest for neutron-mikroskop

I alt 17 europæiske lande er sammen om at etablere og betale for ESS-anlægget. Sverige er hovedinvestor på projektet og betaler 35 procent af de 1,9 milliarder euro til neutronspredningsanlægget.

Det forventes, at ESS vil kunne tages i brug i 2019, mens forskningscentret formentlig først står endeligt færdigt i 2025.

Tiden indtil da skal både forskere og industri bruge på at udvikle og bygge de avancerede instrumenter, som skal stå i Lund.

En sammenslutning af forskere fra Aarhus Universitet, Københavns Universitet, DTU og Schweiz har slået sig sammen og budt ind på opgaven med at bygge flere af instrumenterne.

»Fra dansk side har vi forhåbninger om, at være kraftigt involveret i at bygge 3 af de 22 instrumenter til ESS. Vi er en større gruppe af danske forskere, som er gået sammen med vores venner fra Schweiz, og har ansøgt om at få lov at stå for opgaven,« forklarer Henning Friis Poulsen fra DTU.

Sådan fungerer et neutronspredningsanlæg

Men hvad er det for nogle instrumenter der skal bygges til ESS – og hvordan fungerer de?

Henning Friis Poulsen forklarer, at anlægget først og fremmest skal kunne producere neutroner. Neutronerne sidder gemt inden i kernen på atomer, og første skridt er derfor, at ESS-anlægget skal have hevet neutronerne fri fra kernen.

»Neutronerne bliver lavet ved, at man accelererer nogle partikler op til høj hastighed og sender dem ind på en neutronkilde. På den måde bliver neutronerne sluppet løs. Der gode er, at der ikke tale om en reaktor, så der er ikke de samme type problemer med radioaktivitet, som vi kender fra atomkernereaktorer,« forklarer Henning Friis Poulsen.

Ryger igennem 100 meter lange rør

BIlledet viser, hvordan ESS forventer, at neutronspredningsanlægget vil komme til at fungere. Klik her for at se billedet i stort. (Illustration: ESS)

Når neutronerne er blevet ’sluppet fri’ fra deres atomkerne, bliver de sendt igennem et op til flere hundrede meter langt rør.

Herefter når de frem til den del af processen, hvor neutronerne bliver brugt som ’mikroskop’. Det foregår ved, at man skyder neutronerne ind på det materiale, som man ønsker at undersøge.

»Neutronerne har en evne til oftest at gå igennem materialer, og det kan man udnytte til at få informationer om materialets opbygning. På bagsiden af materialet opstiller man detektorer – ofte flere hundrede detektorer. De måler for eksempel, hvor svækket signalet fra neutronerne er blevet af at gå igennem materialet, og hvordan neutronerne er blevet spredt,« siger Henning Friis Poulsen.

Særlig godt til magnetisme og bio-molekyler

Ud fra oplysninger fra detektorerne kan forskerne herefter analysere sig frem til en masse detaljer om det materiale, de undersøger.

Teknikken kan minde om røntgen-metoder til at undersøge materialers opbygning, men til forskel fra røntgenstråling er neutroner særligt gode til at undersøge biologiske materialer og magnetiske egenskaber, forklarer Henning Friis Poulsen.

»Hvis man skal forklare forskellen på at bruge neutroner og røntgen, kan man bruge en motorblok som eksempel. Hvis man tager et røntgenbillede af motorblokken, ser man alt stålet, men neutronerne derimod trænger igennem motorblokken, får man et billede af dieselen eller de vanddampe, som måtte være derinde. Neutronerne er rigtig gode til at vise de bløde og biologiske materialer,« siger Henning Friis Poulsen.

Sådan får man lov at bruge ESS

Når ESS-anlægget står klart, vil det kunne bruges af forskere fra hele verden. Det kommer ifølge Henning Friis Poulsen til at fungere på den måde, at hvert enkelt forskningsprojekt får tildelt en vis periode, hvor de må bruge anlægget.

»Hvis man er universitetsforsker og vil bruge anlægget, skal man skrive en ansøgning, som bliver vurderet af et panel af forskere. De udvælger de ansøgninger, som ser mest spændende ud og ser ud til at kunne give de største gennembrud. Så hvis ansøgningen er god nok, får man tildelt en tid, og så har man en intens periode, hvor man skal lave sine forsøg,« fortæller Henning Friis Poulsen, som tilføjer, at virksomheder også vil få mulighed for at leje sig ind på anlægget.

Ud over selve de eksperimentielle instrumenter, som skal stå i Lund, skal ESS også bestå af et analytisk center, som skal ligge i København – det såkaldte ESS Data Management and Software Center.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Danske corona-tal

Videnskab.dk går i dybden med den seneste corona-forskning. Læs vores artikler i temaet her.

Hver dag opdaterer vi også de seneste tal.

Dyk ned i grafer om udviklingen i antal smittede, indlagte og døde i Danmark og alle andre lande.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab, klima og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs om den 'sure' skildpadde her.