Permanente magneter gør partikelacceleratorer grønne

Permanente magneter skal helt eller delvist afløse elektromagneter i fremtidens acceleratorer. Det vil reducere energiforbruget med 75 procent og dermed spare millionvis af kroner på elregningen.

Det er formålet med projektet Green Magnets, der gennemføres af virksomhederne Danfysik og Sintex i samarbejde med universiteterne i Århus og Aalborg samt Ingeniørhøjskolen i Århus.

Partikelacceleratorer anvendes både til fundamental forskning og til kræftbehandling. Bortset fra kæmpeanlæg som LHC ved Cern, der benytter kolde, superledende magneter til at styre og fokusere partikelbundter, så anvendes først og fremmest varme, resistive elektromagneter - typisk med feltstyrker op til ca. 1,5 tesla.

Partikelacceleratorer kan bruge i hundredevis af energislugende magneter til at afbøje og fokusere partikelbundterne. Dertil kommer store kølesystemer. (Foto: Danfysik) Illustration: Danfysik-

»Elektromagneter er sande energislugere,« fortæller administrerende direktør Bjarne Roger Nielsen fra Danfysik, som er ejet af Teknologisk Institut.

Fem millioner kroner strøm pr. magnet

»En typisk magnet, der koster omkring 750.000 kroner at anskaffe, vil i sin levetid på 20 år bruge for mere end fem millioner kroner strøm,« siger han.

Søren Pape Møller, der er direktør for acceleratorfaciliteten ISA ved Aarhus Universitet siger:

»Fremtidens acceleratorbyggere vil blive mødt med krav om en kraftig reduktion af energiforbruget, både for at skåne miljøet og for at reducere driftsomkostningerne.«

Det skal det nye projekt, der har fået støtte på ni millioner kroner fra Højteknologifonden, finde løsninger på.

Projektet kombinerer Danfysiks ekspertise inden for acceleratorteknologi med Sintex' viden om permanente magneter og universitetsforskernes nyeste viden. Sintex er ejet af Grundfos-koncernen.

Partnerne lægger selv yderligere ni millioner kroner ind i projektet.

Bjarne Roger Nielsen fortæller, at de største teknologiske udfordringer i projektet bliver at udvikle en magnet, der kan holde den høje stråling og være helt stabil under termiske påvirkninger.

Ældningsproblematikken er også et forhold, som kræver nærmere undersøgelser.

»Vi mener at kunne udvikle en kombination af en permanent magnet og en elektromagnet med samme eller bedre specifikationer, der måske vil koste omkring en million kroner i anskaffelsespris, men som vil bruge for under to millioner kroner strøm i sin 20-årige levetid,« siger han.

Det kan overraske, at det først er nu, at man forsøger at finde erstatninger for de energislugende elektromagneter. En forklaring er, at branchen er præget af mange mindre virksomheder, som har svært ved at gennemføre større udviklingsprojekter på egen hånd.

Bjarne Roger Nielsen er klar over, at konkurrerende virksomheder i princippet kan gøre noget tilsvarende. Alligevel tror han, at det er muligt at opbygge en konkurrencefordel.

»Selve princippet kan vi ikke beskytte, men vi vil naturligvis patentere specielle løsninger, vi udvikler,« siger han.

Hos Sintex, som i dag leverer magneter til pumpeindustrien, fortæller udviklingschef Peter Kjeldsteen, at projektet forhåbentligt kan give virksomheden adgang til et helt nyt marked.

Danfysik regner med at kunne begynde markedsføringen af de nye magneter i 2013.