Et såkaldt spallationsanlæg har længe stået højt på de europæiske forskeres ønskeliste. Den intense neutronstråling fra et sådant anlæg kan bruges af materialeforskere, biokemikere og arkæologer til at undersøge den atomare opbygning af små prøver.

Gennem flere år har Spanien, Ungarn og Sverige ført en intens kamp om at blive værtsland for European Spallation Source (ESS), som vil blive et af Europas største forskningscentre. For to måneder siden indgik Sverige en aftale med Danmark om medværtskab for ESS - en aftale, som forpligter Danmark med 1,4 milliarder kroner.

Alle tre bud var vurderet af tekniske eksperter som værende helt i orden, så det var finansieringen og det politiske spil, der til sidste skulle afgøre, hvor anlægget skulle bygges.

Stik imod sædvanen ved sådanne beslutninger blev der forhandlet til sidste øjeblik under en middag i sidste uge på Hotel Leopold i den belgiske hovedstad, hvor de europæiske forkningsminstre var samlet.

Linjerne var trukket hård op, så der var stor risiko for, at middagsmødet ville ende uden afgørelse, men den svenske forskningsminister Lars Leijonborg og videnskabsminister Helge Sander pressede på for at få en afgørelse, og da nøglelandene Tyskland og Frankrig endte med at pege på Lund var sagen afgjort.

»Det er det største, som er hændt for svensk forskning,« sagde Lars Leijonborg umiddelbart efter mødet.

Helge Sander noterede dagen efter i en pressemeddelelse:

»Det er en beslutning, der vil være af stor betydning for erhvervs-, forsknings- og uddannelsesmiljøerne i både Sverige og Danmark.«

Formelt skal landene, der nu står bag ESS, lave et skriftligt beslutningsdokument. Så kan et endeligt teknisk design gå i gang med udgangspunkt i de mange dokumenter, der allerede findes. Og omkring 2020 kan hele anlægget stå færdig.

Neutronstråling minder om synkrotronstråling, som i dag kan bruges flittigt af forskere inden for mange områder. Synkrotronstråling er intens røntgenstråling, der dannes i enorme cirkulære acceleratorer (synkrotroner).

Når røntgenstrålingen rammer prøven, vil den spredes på en karakteristisk måde, som er entydigt bestemt af materialets opbygning. En måling af spredningsmønsteret sammen med store computerberegninger er derfor nøglen til en forståelse af prøvens atomare struktur.

Med neutronstråling kan man i princippet gøre det samme. Opdagelsen blev allerede gjort i 1940'erne og 1950'erne af Cliff Shull og Bertram Brockhouse fra henholdsvis USA og Canada - en opdagelse, som de fik tildelt nobelprisen for i 1994.

Neutronstråling har blandt andet den fordel, at den ikke er direkte ioniserende, så hvor røntgenstråling kan skade biologiske emner er neutronstråling mere harmløs.

Et af de mest anvendte computerprogrammer til simulering af neutronspredningsforsøg er McStas, der er udviklet på Risø DTU, og som vedligeholdes i samarbejde med Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet og Institut Laue-Langevin i Grenoble.

Den store danske ekspertise inden for dette område er en af begrundelser for, at danske forskere kommer til at spille en central rolle i det endelige design af ESS. Det skal ske på et databehandlingscenter, der skal opbygges i København og som med tiden vil få 60-65 medarbejdere.

Lektor Kim Lefmann fra Københavns Universitet påpeger, at det nu gælder om at få etableret den danske organisation:

»Vi skal så hurtigt som muligt i gang med at lave detailberegninger af instrumenteringen på ESS.«

Også når det gælder den software, som til sin tid skal behandle ESS-data, viser erfaringerne fra det amerikanske spallationsanlæg ved Oak Ridge Laboratory, at man skal i gang i god tid, før anlægget står færdigt.

»Det lykkedes ikke for amerikanerne at have softwaren helt færdig til tiden,« siger Kim Lefmann.

Danmark besidder også specielle kompetencer inden for design af acceleratorer af den type, der skal bruges ved ESS. Det drejer sig om forskere ved Institut for Storage Ring Facilities ved Aarhus Universitet og firmaet Danfysik i Jyllinge.

Administrerende direktør Bjarne Roger Nielsen fra Danfysik:

»Vi forventer, at en del af den danske betaling bliver i form af hardware, såkaldte in-kind leverancer, og vi både håber og tror på, at vi kommer til at levere en væsentlig del af acceleratoren til ESS.«

Der vil i givet fald være tale om leverancer til en værdi af et trecifret millionbeløb.

FAKTA: Spallation kontra fission
* Neutroner frigives ved fission af uran-235, og derfor er atomreaktorer velegnede som neutronkilder. Risøs største reaktor, DR 3, der blev taget ud af drift i 2000, viste sig at være en usædvanlig god neutronkilde. Den største reaktor i Europa til neutronformål er Institut Laue-Langevin (ILL) i Grenoble, som i mere end 40 år har været Europas førende.

* Atomreaktorer har dog en væsentlig ulempe, og det er den enorme varme, der frigives samtidig med udsendelsen af neutroner, og som skal fjernes med køling. ILL har en intensitet eller neutron flux, der er lidt over 1015 neutroner pr. kvadratcentimeter i sekundet. Analyser har vist, at det vil være urimeligt dyrt at opnå større flux med atomreaktorer.

* Spallation betyder splintring, i denne sammenhæng at slå splinter af atomkerner ved at beskyde dem med energirige protoner. Neutroner ved spallationskilder kan leveres i pulser, så selv om ESS i gennemsnit over et tidsrum kun leverer lige så mange neutroner som ILL, kan fluxen være op til 100 gange højere. Det gør det muligt at måle mere nøjagtigt og se finere detaljer i prøverne.