LAPP za najmočnejši vir nevtronov na svetu

© ESS: Pogled na gradnjo ESS iz zraka

ESS, v Švedskem Lundu, bo ena vodilnih institucij za raziskave materialov. Njihova naloga je, z uporabo s procesa imenovanega spalacija, pridobiti proste nevtrone za raziskave. Objekt vključuje linearni pospeševalnik, ciljno postajo, niz nevtronskih instrumentov, več laboratorijev ter center za podatke in programsko opremo, ki se nahaja na Univerzi v Kopenhagnu na Danskem.

Nevtroni so komponente atomskih jeder. Z njihovo pomočjo je mogoče iz jedra snovi izluščiti najrazličnejše informacije. Omogočajo globoke vpoglede v notranjo strukturo in dinamiko materije in pri tem ne uničujejo preiskovanih predmetov. Nenabiti delci jedra lahko zaznajo kristalne mreže in magnetne strukture, pa tudi gibanje delcev ter tako identificirajo različne izotope elementa. Z ESS nevtroni je mogoče raziskati lastnosti materiala, ki jih z drugimi metodami ne bi bilo mogoče. Raziskovalci s področja fizike, kemije, biologije, znanosti o življenju, raziskav energije, medicine pa tudi arheologije in umetnostne zgodovine bodo tukaj lahko prišli do pomembnih odkritij za človeštvo.

Želenih nevronov pa ni enostavno pridobiti. Namesto uporabe jedrske cepitve se v ESS uporablja sodoben koncept spalacije, ki pomeni "odcepitev". To deluje takole: vir ionov se segreje s hitro spreminjajočimi se elektromagnetnimi polji, polnimi vodikovega plina, da se elektroni ločijo od molekul plina. Protoni ostanejo. Ti se pospešujejo v šeststo metrov dolgem, podzemnem linearnem pospeševalniku s pomočjo nadaljnjih elektromagnetnih polj, dokler ne drvijo skozi pospeševalnik z energijo okoli dveh gigaelektronvoltov in s skoraj svetlobno hitrostjo. V ciljni postaji protoni trčijo z vrtečo se tarčo iz težke kovine volfram. Tu protoni odcepijo nevtrone od jeder atomov volframa, približno dvajset do trideset nevtronov za vsak proton. To je tako imenovana spalacija. Ta proces velja za veliko bolj učinkovitega kot je cepitev jeder.

Nevtroni, ki se sprostijo iz volframove tarče, so na začetku veliko prehitri in imajo preveč energije za znanstvene poizkuse. Upočasniti jih je treba iz približno 10% hitrosti svetlobe, na približno zvočno hitrost. Da bi to naredili, se pošljejo skozi moderatorje, napolnjene z vodo ali tekočim vodikom. Po tem zaviranju prosti nevtroni dosežejo eksperimentalne postaje preko žarkov. Tu detektorji beležijo, kako se nevtroni spreminjajo, ko gredo skozi različne vzorce materiala. Ta analiza se izvaja s pomočjo centra za podatke in programsko opremo v Kopenhagnu.

Tukaj so izjemno visoke so tudi zahteve glede uporabljenih povezovalnih rešitev. LAPP je, v sodelovanju z Elektroskandia in Assemblin, k ​​temu spektakularnemu projektu prispeval svoje znanje in izkušnje ter inovativne izdelke. Za nadzor in upravljanje pospeševalnika je bilo potrebnih več kot 16.000 signalnih kablov.  Naročilo za izvedbo električnih instalacij na delih pospeševalnika je dobilo podjetje Assemblin iz Malmöja.

© ESS: MEBT (medium energy beam transport), komponenta pospeševalnika iz Španije

LAPP je dobavil tako standardne kot posebne kable, ob tem pa so bili posebni kabli izdelani in testirani po zahtevah specifikacije za ESS. LAPP je bil primarno, prek veletrgovca Elektroskandia v Malmöju, kontaktiran za ognjevarne in brezhalogene kable za sistem. Pri ESS so namestili na primer krmilne kabli brez halogena ÖLFLEX® CLASSIC 130 H in njihove različice z opletom ÖLFLEX® CLASSIC 135 CH, za katere je značilno izboljšano vedenje v primeru požara. Uporabili pa so tudi UNITRONIC® LiHH/LiHCH kable brez halogena, za prenos podatkov so uporabili kabel z identifikacijo vodnikov po DIN 47100 in njihovo opleteno različico. Ob tem je LAPP izdelal tudi izdelek po meri s posebnim izolacijskim materialom in plaščem, ki je odporen na ionizirajoče sevanje, ki nastane med postopkom spalacije, in zajema individualno in celotno zaščito iz aluminijastega traku in ujemajočih se dvožilnih vodnikov. "Skupno smo dobavili približno 70 različic," pravi Mathias Jönsson, regionalni vodja prodaje pri LAPP na Švedskem. Ko bodo dela končana, bo položenih predvidoma 800.000 metrov kablov.

Gradnja raziskovalnega objekta ESS se je začela leta 2014. Skupna površina stavbe je več kot 13 nogometnih igrišč. Po navedbah zveznega ministrstva za izobraževanje in raziskave v Nemčiji naj bi vir nevtronov stabilno deloval v letu 2025. Mejnik za znanost!

Video: © ESS: Predstavitveni posnetek ESS