European Spallation Source

På baggrund blandt andet af succesen med den britiske neutronspallationskilde ISIS fra 1984, blev det i 1990'erne besluttet at bygge en meget mere kraftfuld neutronkilde i Europa. Med tiden blev det til at Danmark og Sverige skulle dele værtskabet, således at acceleratoranlægget skulle bygges i Lund, Sverige, mens det store databehandling og softwarecenter (DMSC) skulle placeres ved Danmarks Tekniske Universitet (DTU) i Lyngby nord for København.

Projektet har i alt 13 deltagerlande, inklusiv Danmark og Sverige. Sverige står for 35% af anlægsudgifterne, mens Danmark står for 12,5%. De samlede anlægsudgifter er budgetteret til 14 mia kr, således at Danmarks bidrag andrager ca 1,75 mia kr.

De deltagende lande er Danmark, Estland, Frankrig, Italien, Norge, Polen, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjekkiet, Tyskland og Ungarn.

Byggeriet blev inledt i 2014, og anlægget forventes at stå færdigt i 2025.

Acceleratoranlægget består basalt set af 4 dele:

1. En ionkilde, hvori brintatomer ioniseres til H⁺ioner, dvs. protoner. Disse trækkes ud af ionkilden med et elektrisk felt, og sendes ind i en ca 500 m lang lineær accelerator, der gennem flere trin accelererer protonerne til en energi på 2 GeV. Strømmen i strålen ved fuld energi er 2.5 mA, dvs. en total effekt på 5 MW.
2. Denne meget kraftige protonstråle bringes nu til at kollidere med et kildemateriale (target), hvori det tunge og neutronrige grundstof wolfram udsender et stort antal neutroner ved bombardement af protonstrålen. Det er denne process der kaldes spallation.
3. Neutronerne sendes nu igennem en moderator, der er et materiale der består af lette grundstoffer, fx vand eller grafit, hvorved de mister energi, og ender med at blive termiske neutroner, dvs. neutroner med en hastighed i ligevægt med den omgivende temperatur.
4. Neutronerne sendes sluttelig via specielle metalrør (guides) ud til de eksperimentelle opstillinger, ikke ulig lys der sendes gennem en lysleder.

Det centrale element i ESS, kildematerialet, skal kunne absorbere hele effekten på 5MW, hvilket stiller store krav til konstruktion og køling.

På ESS er kildematerialet udformet som er hjul med en diameter på 2.5 m og en vægt på 5 ton. Hjulet består bl.a. af ca 7000 blokke af wolfram, der giver en stor neutronflux når de bliver ramt af den intense protonstråle. Hjulet roterer med en hastighed på 23 1/3 omdrejninger pr. minut for at fordele den afsatte effekt over et stort areal.

Hjulet køles af helium, der på grund af sin lave masse, og dermed høje termiske hastighed, sikrer en god overførsel af varme til sekundære køleanlæg.

Der er foreløbig planlagt 15 målestationer, hovedsagelig indenfor neutronspredning og -diffraktion, der forventes at blive brugt af op mod 3000 forskere årligt, når anlægget er i fuld drift.

• Spallation
• Neutronspallationskilde

• ESS' hjemmeside (på engelsk)
• DTU's side om datacenteret i Lyngby
• Uddannelses- og forskningsministeriets side om ESS