Högskolan Väst har valts ut som ESS-partner för att utveckla och spruta på en självlysande keramisk ytbeläggning på en måltavla i ESS forskningsanläggning i Lund.

Högskolan Västs kompetens inom termisk sprutning spelar en avgörande roll i den nya unika forskningsanläggningen European Spallation Source (ESS) i Lund.
– Vi är stolta över att bidra med vår kommpetens i en av världens få neutronbaserade forskningsanläggningar, säger Shrikant Joshi, professor på Högskolan Väst.
En bit utanför Lunds centrum byggs den nya materialforskningsanläggningen ESS. Här ska forskare från hela världen genomföra avancerade studier av olika typer av material på atom- och molekylnivå. Kunskap som exempelvis kan användas för att ta fram nya material och förbättra befintliga.
Anläggningen baseras på världens mest kraftfulla neutronkälla och fungerar som ett gigantiskt mikroskop där neutroner används för att analysera prover på atom- och molekylnivå. Enkelt beskrivet skjuts 5 MW starka protonstrålar med mycket hög hastighet på en måltavla som ser ut som ett roterande hjul. När strålen träffat hjulet skapas en kraftfull neutronkälla som kan användas för materialanalys. Hjulstrukturen är tillverkad av rostfritt stål och förstärker volframblocket som är själva spallationsmaterialet. Hela installationen väger cirka 5 ton och har en diameter på 2,5 meter.
Högskolan Väst har valts ut som ESS-partner för att utveckla en självlysande ytbeläggning som ska lysa upp när den starka protonstrålen träffar hjulet. Beläggningen har en avgörande betydelse för att man ska kunna säkerställa och kontrollera att protonstrålens profil träffar målet, och att neutronerna levereras korrekt till instrumenten som finns i anläggningen.
– Vi ska spruta på en självlysande keramisk ytbeläggning på delar av det här hjulet. På så vis får man obegränsade möjligheter att säkerställa testresultat, förklarar Shrikant Joshi, som har lång forskningserfarenhet inom termisk sprutning.
Högskolan fick uppdraget 2016 efter besök av ESS-teamet där en av Högskolan Västs tidigare gästprofessorer, Sanjay Sampath, ingår. Sanjay arbetar idag på Stonybrook University i USA och har genomfört ett liknande uppdrag för forskningsanläggningen Oak Ridge National Laboratory’s Spallation Neutron Source (SNS) i USA. En skillnad är dock att ytbeläggningen på ESS måste klara ett flertal extremt tuffa krav på grund av att strålningseffekten i den miljön blir betydligt högre.
– Vi planerar att använda samma material och samma flamsprutningsteknik som använts på SNS-anläggningens måltavlor. Det är en väl utvecklad lösning som kan anpassas för att fungera utmärkt även i driftstarten för ESS. Men på sikt vill vi utveckla en mer avancerad ytbeläggning med nya självlysande material. Det ger bättre prestanda för ESS system och skapar dessutom intressanta möjligheter för många fler applikationer.
Arbetet med ytbelägga hjulet och andra komponenter kommer antingen att utföras på plats vid ESS eller hos ett av Högskolan Västs partnerföretag i Malmö, Thermal Spraying Engineering, som har all infrastruktur som krävs. Stefan Björklund är utvecklingsingenjör på Högskolan Väst och ansvarar för det praktiska genomförandet.
– Ett större antal provsprutningar med olika metoder och beläggningar har genomförts på Högskolan Väst, säger han. De har sedan testats av ESS och Oslo Universitet för att säkerställa att resultatet är det som ESS efterfrågar.
– I början av nästa år genomför vi provsprutningar på provexemplar som liknar måltavlan och de övriga delar som protonstrålarna landar på. I dagsläget vet vi inte när det slutliga arbetet ska göras, men det blir sannolikt under 2021.
– Det känns roligt att genomföra den här typen av uppdrag och att samarbeta med forskarna på ESS i Lund. Användningsområdet är mycket intressant och den här insatsen kan leda till nya forskningsprojekt och samarbeten.
Utvecklingsarbetet genomförs i nära samverkan med SNS, Stony Brook University, USA, Oslo Universitet och ESS.

ESS planerar för att kunna ta emot de första forskarna år 2023. När anläggningen är i full drift kommer ungefär 3 000 forskare från hela världen att använda anläggningen varje år. Det kan gälla forskning inom vitt skilda områden som medicin och hälsa, klimat och transport, energi och miljö, livsmedel och kulturarv.
ESS styrs av ett europeiskt konsortium för forskningsinfrastruktur (ERIC) med 15 medlems- och observatörsländer. Sverige är värdland tillsammans med Danmark och har därmed ett stort ansvar för att utveckla anläggningen.

Filed under: SvenskTeknik