European Spallation Source (ESS), Sverige

Foto: Perry Nordeng / ESS

European Spallation Source (ESS) – en flervetenskaplig forskningsanläggning i Lund – är ett steg närmare att bli världens mest kraftfulla neutronkälla i och med att anläggningsarbetena har överlämnats. 

Forskning med neutroner, som ger detaljerad information om allt från motorer och läkemedel till plast och proteiner, är till stor del beroende av hur många neutroner som produceras i neutronkällan.

Detta är en betydande begränsning för befintliga neutronkällor, varav de flesta liksom ESS bygger på spallationsteknik och partikelacceleratorer. Forskare och ingenjörer har därför utvecklat nästa generations neutronkälla, ESS, som baseras på världens mest kraftfulla linjära protonaccelerator. 

ESS kommer att leverera upp till 100 gånger fler neutroner till instrumenten än vad som kan åstadkommas på liknande anläggningar idag. Enkelt uttryckt är skillnaden mellan nuvarande neutronkällor och ESS ungefär som skillnaden mellan att ta ett foto i skenet av ett stearinljus och att använda blixt.

Detta kommer att ge nya forskningsmöjligheter för upp till 3 000 forskare per år som kommer att besöka ESS för att utföra experiment inom en rad forskningsområden med betydelse för vårt dagliga liv.

Men all denna smarta vetenskap behöver en smart forskningsanläggning. Och den anläggningen måste tåla nästan vad som helst – inklusive en kraftig jordbävning.

Det är där COWI kommer in i bilden

– Det var verkligen spännande att övervaka den detaljerade utformningen av ett så intressant projekt, säger Jacob Egede-Andersen, COWIs projektledare för detaljplaneringsfasen 2016-2019.

– Vi har fått använda vår erfarenhet och kunskap om konstruktioner med lång spännvidd och konstruktioner på seismiska platser. Det har varit enormt roligt att ta itu med en ny utmaning och verkligen använda våra ingenjörsmuskler.

På forskningsanläggningen används neutroner som verktyg för att utforska olika material. Den består av tre huvuddelar: en cirka 600 meter lång, till största delen supraledande accelerator där protoner accelereras nästan till ljusets hastighet, en målstation där protonerna kolliderar med ett målhjul av wolfram varpå neutroner frigörs, och de instrument som neutronerna leds till för att ge detaljerad information om de undersökta proverna.

ESS är en stor anläggning med många olika byggnader, allt från tunga industribyggnader och labb till kontor, och därför var det en utmaning att utforma den. 

Bild: ESS

Ta till exempel målstationsbyggnaden

COWI ansvarade för att planera fem av de sju byggnaderna i målstationen. Eftersom det är här spallationsprocessen äger rum (i vilken neutronerna för forskning frigörs, en process som ger upphov till joniserande strålning) krävdes en konstruktion i enlighet med Dimensionering av nukleära byggnadskonstruktioner (DNB).

”Det låter inte så svårt”, kanske du tänker nu.

Men tänk nu på att alla byggnadsdelar var grundade på en blandning av betongpålar och stålpålar som redan installerats innan vi involverades, och än viktigare - före nya seismiska krav, vilket krävde en anpassning av konstruktionen och dess design för jordbävningslaster med en återkomsttid på en miljon år.

Nu förstår du kanske mer om den utmaning våra team stod inför.

Sedan fanns det två experimenthallar och tre kringbyggnader att utforma, samt ansvaret för övergripande strukturell samordning för hela målstationsbyggnaden. Experimenthallarna består av 130 meter långa kontinuerliga betongbottenplattor som måste klara extremt höga belastningar från strålskyddsblock, mycket strikta krav på sättning på grund av forskningsinstrumenten och stora krympningskrafter – en minst sagt utmanande kombination.

COWIs framgång beror på ett starkt samarbete mellan medarbetare från hela världen. Omkring 85 ingenjörer från Danmark, Indien, Korea, Oman, Nordamerika, Sverige och Storbritannien arbetade hand i hand med ESS och byggpartnern Skanska för att övervinna alla utmaningar som uppstod för att leverera denna otroliga anläggning.

Det är ingen lätt uppgift, men teamet bidrog verkligen på ett viktigt sätt till projektet.

– ESS är ett mycket stort och komplext forskningsinfrastrukturprojekt, och COWIs arbete har varit avgörande för den strukturella utformningen av målstationsbyggnaden och kringbyggnaderna, säger Lisa Arthursson, ESS Design Lead Conventional Facilities. – COWIs expertis inom seismisk design gjorde verkligen skillnad för byggprojektet.

Anläggningsarbetena har successivt överlämnats till ESS under byggfasen och de sista byggnaderna, inklusive målstationsbyggnaden, överlämnades i december 2021. 

Lars Nielsen, COWIs projektledare under bygguppföljningen 2019-2022 har några avslutande ord:

– Det har varit en ära att leda COWIs del av det här banbrytande projektet. Det är fantastiskt att tänka sig att den forskning som bedrivs här kan komma att leda till nästa stora vetenskapliga genombrott inom medicin och hälsa, miljö och klimat, energi, kulturarv eller grundläggande fysik. Jag vill ta tillfället i akt att tacka alla mina medarbetare som har varit inblandade i det här projektet för deras uthållighet, tänkande utanför boxen och enorma bidrag till ett av Europas största infrastrukturprojekt. Ni ska känna er stolta över era prestationer, och över att kunna säga att ”jag var med” när nya vetenskapliga upptäckter på ESS tillkännages under de kommande åren.