Testerna av komponenterna för ESS-anläggningen kan börja

9 november 2020

Några personer packar upp den enorma acceleratormodulen.

Acceleratormodulen innehåller två så kallade supraledande accelerationskaviteter som omsluts av ett större hölje. Innanför är det vacuum, vilket skapar en slags termos-effekt.

Den första modulen har anlänt och arbetet kan börja. Vid Uppsala universitets FREIA-laboratorium kommer man att testa att de nya acceleratormoduler som ska byggas in i den stora acceleratorn vid ESS i Lund verkligen står pall för den enorma belastning de kommer att utsättas för.

I FREIA-laboratoriet arbetar forskare, ingenjörer och tekniker med att utveckla och testa utrustning som behövs för forskningsexperiment vid stora forskningsanläggningar, såsom partikelfysiklaboratoriet CERN i Schweiz samt synkrotronljusanläggningen MAX IV och den redan nämnda ESS-acceleratorn i Lund.

Materialforskningsanläggningen ESS (European Spallation Source) beräknas stå klar för de första experimenten 2023. Anläggningen kommer att vara världens mest kraftfulla neutronkälla och de 13 acceleratormoduler som nu var och en ska testas på FREIA är specialbyggda för att ingå i acceleratorn som ska producera neutronerna.

Kan bara testköras här

Olof Karis, professor och prefekt vid institutionen
för fysik och astronomi. Foto: Mikael Wallerstedt

Acceleratormodulerna, som mer exakt benämns superconducting accelerating cavity cryomodules, är så komplexa att de bara kan testköras här i FREIA-laboratoriet. Att de är supraledande är en förutsättning för att de ska kunna accelerera de mycket stora mängder protoner som behövs för att skapa ESS höga neutronflöde.

– I en supraledare parar elektronerna ihop sig på ett sådant sätt att den elektriska resistensen blir i stort sett obefintlig och det går att leda mycket höga elektriska strömmar. Det här är ett väldigt sällsynt tillstånd, men det går ändå att få till i vissa material och vid väldigt låga temperaturer, berättar Olof Karis, professor och prefekt vid institutionen för fysik och astronomi.

Och det gäller att ta det kallt. Väldigt kallt. Komponenterna som ska testas på FREIA ska kylas ner till -270 grader C för att få det här supraledande tillståndet. Det görs med flytande helium från laboratoriets kryoanläggning.

– Vi kommer att utsätta de här komponenterna för radiofrekventa elektriska pulser som är enormt intensiva. När pulsen kommer vet vi att den kommer att deformera hela acceleratorkomponenten. Och det behöver den kunna utstå gång på gång.

Hålla rätt "ton" i svängningen

Förutom att den måste stå pall för en puls motsvarande 5,5 miljoner volt ska komponenten också svänga med rätt frekvens. När den utsätts för pulsen förväntas den fungera som en resonanslåda i ett musikinstrument, och hålla rätt ”ton” i svängningen. Är den, så att säga, felstämd kommer den inte att fungera i acceleratorn.

Förutom att den måste stå pall för en puls motsvarande 5,5 miljoner volt ska komponenten också svänga med rätt frekvens. Foto: Mikael Wallerstedt

På FREIA har man sett fram emot att inleda arbetet.

– Vi är väldigt väl förberedda för att genomföra testerna. De är som är nervösast är nog de som tillverkat acceleratormodulerna. Vi har varit redo i tre års tid, men det har varit förseningar på annat håll, säger Olof Karis.

 

  • Vid FREIA bedrivs forskning inom acceleratorfysik, generering av fotonstrålar med hjälp av laddade partiklar, acceleratorteknologi och instrumentation.
  • Här arbetar över 30 forskare, ingenjörer, forskarstuderande och postdoktorer.
  • Namnet FREIA är en akronym för ”Facility for Research Instrumentation and Accelerator Development”. FREIA-laboratoriet grundades 2011 och är inrymt i en 1000 kvadratmeter stor hall vid Ångström-laboratoriet.

Prenumerera på Uppsala universitets nyhetsbrev

Namn
E-postadress