Foto: DTU

Af Lars Dalsgaard Adolfsen 22. december 2016 14:00

DTUs ekspertise i udvikling af højteknologiske måleinstrumenter har medført endnu en opgave for neutronforskningsfaciliteten, European Spallation Source (ESS). Instrumentet skal overvåge selve kernen af anlægget, hvor neutronspaltningen foregår.

ESS bliver verdens kraftigste og mest avancerede neutronkilde, når den er bygget færdig i Lund i 2023. Udformningen af neutronkilden sker både med velkendt teknik, men også med nyudviklede materialer og metoder.

- Anlægget er bygget op omkring et stort såkaldt target wheel. Det er selve hjertet af ESS. I target wheel bliver partikler med høj hastighed skudt ind i det meget tunge metal, wolfram, som hjulet er bygget af. Derved frigives neutronerne til ESS’s forskellige neutronspredningsinstrumenter, der fungerer som en slags mikroskoper med mulighed for at studere materialers opbygning helt ned på atomniveau, forklarer seniorforsker og afdelingsleder Bent Lauritzen, DTU Nutech.

Target wheel er et stort, tungt hjul på cirka 2,5 meter i diameter. Under beskydningen med partikler udvikles en voldsom varme i hjulet. Nedkølingen sker ved hjælp af helium, der cirkulerer mellem de wolfram-klodser, hjulet er opbygget af.

- Teknikken er helt ny, og ESS ønsker løbende at kunne overvåge, at wolfram-klodserne i hjulet ikke krakelerer og dermed blokerer kølekanalerne, så der sker en overophedning af hjulet. Vi er derfor blevet bedt om at hjælpe med at designe og udvikle et billed-diagnosticerings instrument, der kan se ind gennem stålkappen omkring wolfram-klodserne og konstatere, om disse er intakte, forklarer Bent Lauritzen.

Udfordrende og risikofuld specialist opgave

Udviklingen af det nye overvågningsinstrument er en opgave, der kræver specialistviden om såvel stråling som instrumenter, og som er både udfordrende og risikofuld.

- Vi har både skullet være med til at udforme problemformuleringen og tænke i en løsning. På baggrund af DTU’s unikke kombination af indsigt i de spaltningsprocesser, der skaber neutronerne, og erfaring med udvikling af strålingsdetektorer, er vi blevet tildelt udviklingsopgaven. Det er i første omgang en forundersøgelse, vi skal gennemføre, og der er selvfølgelig altid en risiko for, at vi ikke lykkes. Men vi tror så meget på vores design, at vi har valgt at bygge en prototype her ved DTU Nutech, som bliver modellen for det endelige instrument, siger Bent Lauritzen.

Måleinstrumentet vil i første omgang blive testet på DTU’s radioaktive koboltkilde på Risø, men skal på sigt også testes på en neutronkilde.