Een revolutie in atoomonderzoek: De nieuwe ESS-faciliteit in Lund

By Team IO

De Zweedse stad Lund is de thuisbasis van een baanbrekende faciliteit voor atoomonderzoek: de European Spallation Source (ESS). ESS is ontworpen door de Deense studio’s Henning Larsen en Cobe en wordt geprezen als het eerste duurzame onderzoekscentrum. Het doel van de faciliteit is om materie op atomair niveau te onderzoeken met behulp van een ionenbron die protonen voortstuwt met een snelheid van 96 procent van de lichtsnelheid. Dit baanbrekende project, het resultaat van Europese samenwerking, heeft zijn bouwfase afgerond. Momenteel worden de instrumenten geïnstalleerd en getest. Tegen 2026 zal deze ultramoderne installatie volledig operationeel zijn en nieuwe inzichten verschaffen in de moleculaire structuren en materiaaleigenschappen van onze wereld.

Duiken in de atomaire wereld

De kern van ESS is een revolutionaire benadering van neutronenonderzoek. In plaats van te vertrouwen op kernsplijting gebruikt ESS een techniek die bekend staat als ‘spallatie’. Bij dit proces worden protonen met bijna de lichtsnelheid op een vaste wolfraamschijf gericht, waardoor ‘losse’ neutronen vrijkomen.

Deze neutronen, bevrijd van hun atomaire structuren, worden dan waardevolle hulpmiddelen voor onderzoekers. Door deze neutronen op verschillende materialen te richten, kunnen wetenschappers de atomaire en moleculaire structuren van die materialen onderzoeken. Dit inzicht kan leiden tot een beter begrip van de eigenschappen die onze materiële wereld bepalen.

Spallation-technologie biedt een belangrijk voordeel ten opzichte van traditionele neutronengebaseerde onderzoeksmethoden. Traditionele methoden zijn afhankelijk van kernreactoren, die neutronen produceren via het proces van kernsplijting. Deze aanpak vereist vaak uitgebreide veiligheidsmaatregelen en brengt aanzienlijke uitdagingen met zich mee op het gebied van afvalverwijdering.

Spallatie daarentegen is een schonere en efficiëntere methode om neutronen te produceren. Er is geen sprake van een nucleaire kettingreactie, dus de risico’s van kernsplijting, zoals radioactiviteit en kernafval, zijn afwezig. Dit maakt ESS een veiligere omgeving voor onderzoekers en vermindert de impact op het milieu aanzienlijk.

Een nieuw onderzoekstijdperk inluiden

Met de ESS-faciliteit krijgen onderzoekers toegang tot neutronenbundels die tot 100 keer helderder zijn dan die van bestaande faciliteiten. Deze verbetering zal de weg vrijmaken voor nieuwe ontdekkingen op een groot aantal wetenschappelijke gebieden.

Neutronenbundels zijn vooral nuttig voor het bestuderen van materialen op atomair en moleculair niveau, waardoor gedetailleerd inzicht wordt verkregen in hun structuur en gedrag. Dit kan leiden tot vooruitgang op gebieden als batterijtechnologie, geneeskunde, milieutechnologie en zelfs fundamentele fysica.

Door bijvoorbeeld de atomaire structuur van nieuwe materialen te bestuderen, kunnen wetenschappers efficiëntere batterijen voor elektrische voertuigen ontwikkelen. In de geneeskunde kunnen neutronenbundels worden gebruikt om de structuur van eiwitten te onderzoeken, wat kan helpen bij de ontwikkeling van nieuwe medicijnen en behandelingen.

ESS-ontwerp brengt vorm en functie in evenwicht

De ontwerpprincipes van de ESS-faciliteit belichamen een harmonieuze samensmelting van vorm en functie. Het ontwerp van de faciliteit, van de Deense studio’s Henning Larsen en Cobe, wordt op ingenieuze wijze geleid door zowel het wetenschappelijke doel als de esthetische aspiraties. Een opvallend kenmerk is het uitgestrekte, ronde dak dat een eerbetoon is aan de vorm van het wolfraamwiel en er met een fascinerende gewichtloosheid boven lijkt te hangen. Deze ontwerpkeuze verwijst niet alleen naar de wetenschappelijke focus van de faciliteit, maar creëert ook een architectonisch wondertje.

Europa’s energie-evolutie: een verhaal van kernenergie en hernieuwbare energiebronnen

Europa’s benadering van energie is een mozaïek van verschillende strategieën en resultaten. De EU is voor een kwart van haar elektriciteit afhankelijk van kernenergie.

De buitenkant van de gebouwen communiceert hun rol met duidelijkheid – structuren die de dynamische deeltjes huisvesten hebben industriële gevels die hun kinetische aard weerspiegelen. Gebouwen die bedoeld zijn voor interactie en samenwerking hebben daarentegen “verfijndere” gevels, die duiden op ruimtes die zijn ontworpen voor ontmoetingen en sociale betrokkenheid. Dit doordachte huwelijk van ontwerpelementen zorgt ervoor dat ESS niet alleen dient als een epicentrum van baanbrekend onderzoek, maar ook een bewijs is van de naadloze integratie van wetenschap en esthetiek.

Internationale samenwerking: De sleutel tot ESS

Het ESS-project is het resultaat van een internationale samenwerking waarbij 13 Europese landen betrokken zijn. Zweden en Denemarken lopen voorop in deze samenwerking, maar ook Zwitserland levert een belangrijke bijdrage. Wetenschappers en ingenieurs uit meer dan 100 partnerlaboratoria werken momenteel aan het optimaliseren van het technische ontwerp van de faciliteit en het maximaliseren van het onderzoekspotentieel.

Zo’n multinationale coalitie benadrukt niet alleen het mondiale belang van dit project, maar bevordert ook de geest van internationale samenwerking bij het bevorderen van wetenschappelijke kennis. De ESS, met zijn baanbrekende technologie en samenwerkingsaanpak, is klaar om een revolutie teweeg te brengen in het atoomonderzoek en nieuwe grenzen te openen in de wetenschap.