Högskolans spetskompetens inom termisk sprutning får nyckelroll i ESS nya forskningsanläggning
Under fyra dagar i mars slutförde Högskolan Västs forskare ett prestigeuppdrag för den unika forskningsanläggningen ESS i Lund. Med forskarnas kompetens inom termisk sprutning har anläggningens stora strålmål fått en självlysande ytbeläggning som klarar protonstrålar med mycket hög effekt.
Högskolan Västs forskarteam på uppdrag för European Spallation Source (ESS): Shrikant Joshi, Stefan Björklund, Magnus Sandberg och Jonas Olsson. Här tillsammans med samarbetspartner på ESS och Thermal Spraying Engineering, Lund.
– Det här har varit ett spännande och annorlunda uppdrag för oss. Inget annat universitet har gjort något liknande. Vi är nöjda med vår insats, allt gick som vi planerat. Uppdraget har vi förberett i flera steg under fyra år, berättar Shrikant Joshi, professor i termisk sprutning, Högskolan Väst.
2016 valdes Högskolan Väst till samarbetspartner till forskningsanläggningen European Spallation Source (ESS) eftersom våra forskare har spetskompetens inom termisk sprutning. Uppdraget var att utveckla en självlysande keramisk ytbeläggning till anläggningens strålmål. Den är tillverkad i rostfritt stål, är drygt 2 meter i diameter och väger ungefär 6 ton.
– Det tog fyra dagar att ytbelägga 36 rektangulära ytor på strålmålet. Ytorna har besprutats med 6 lager material; bindskikt och toppskikt. 3 av de 36 ytorna sprutades med ESS nyutvecklade material som man hoppas ska ge längre livslängd och starkare signatur. Strålmålet värderas till ungefär 50 MSEK så det var viktigt att ha rejäla säkerhetsmarginaler för att inget skulle gå fel, säger Stefan Björklund, utvecklingsingenjör, Högskolan Väst.
– Det här uppdraget har varit mycket lärorikt för oss. Även om tekniken och utrustningen vi använt oss av inte är så avancerad, så är applikationen helt ny för oss som forskar inom termisk sprutning. Arbetet har gett oss nya kunskaper som kan komma till nytta i andra forskningsprojekt, säger Stefan.
Osynliga protoner blir synliga
ESS är en ny materialforskningsanläggning som ska vara i drift inom 2-3 år. 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 fungerar som ett gigantiskt mikroskop där neutroner används för att analysera prover på atom- och molekylnivå. Enkelt beskrivet skjuts 5 megawatt starka protonstrålar med en mycket hög hastighet på ett strålmål som ser ut som ett roterande hjul. Genom att belägga strålmålet med ett keramiskt självlysande ytskikt blir protonerna synliga. Ytskiktet ökar möjligheten att säkerställa testresultaten samtidigt som strålmålets livslängd förlängs.
– Det är oerhört kraftfulla protonstrålar som skjuts mot strålmålet så ytskiktet måste vara mycket starkt. Det keramiska materialet vi använt här finns även på en motsvarande forskningsanläggning i USA. Det beräknas ha 4-5 års hållbarhet. ESS vill nu satsa på att utveckla ett nytt ytskiktsmaterial med ännu längre hållbarhet, så vårt samarbete fortsätter, säger Shrikant.
Forskarteamet har genomfört arbetet i nära samarbete med Thermal Spraying Engineering i Malmö. I närtid ska ytterligare några av ESS komponenter ytbeläggas. Samarbetet med ESS kan eventuellt också leda till att en doktorandtjänst skapas för att utveckla ett nytt ännu bättre ytskiktsmaterial.
Läs mer om uppdraget i artikel från 2019
OM EUROPEAN SPALLATION SOURCE (ESS)
ESS planeras kunna ta emot de första forskarna inom några år. När anläggningen är i full drift kommer ungefär 3 000 forskare från hela världen att använda anläggningen varje år. Det kan vara forskare 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 13 medlems- och observatörsländer. Sverige är värdland tillsammans med Danmark och har därmed ett stort ansvar för att utveckla anläggningen.