Idén ősszel a debreceni HUN-REN Atommagkutató Intézet (ATOMKI) adott helyet az ESS (European Spallation Source – Európai Spallációs Neutronforrás, 1. kép) részecskegyorsító divíziója soron következő ülésének, amelyen jelen voltak a nagyberendezés építésében résztvevő nemzetközi partnerek. Az ATOMKI szakmai hozzáértése és vendégszeretete mély benyomást gyakorolt a megjelent külföldi szakemberekre és sikerült szorosabbá fűzni az együttműködést.

Az ESS – mint minden részecskegyorsító – ionforrással indul, ahol előállítják a gyorsítandó részecskéket, jelen esetben a protonokat. Ezek egy többlépcsős folyamatban nyerik el végső energiájukat a hatszáz méter hosszú gyorsítócsőben. A nagyenergiájú protonokat rálövik egy hatalmas, 3 tonna volfrámot tartalmazó forgó kerékre. Az eltalált volfrám atommagokból nagyenergiájú neutronok fröccsennek szét, ezt a jelenséget nevezzük spallációnak. Az így keletkező neutronokat megfelelő lassítás után neutron-nyalábok formájában elvezetik a mérőhelyekhez, ahol végrehajtják az előkészített tudományos kísérleteket.

Az ESS nagyberendezés (2. kép) Európa versenyképességét hivatott növelni a kutatás és fejlesztés területén. Megépítése 13 európai ország (3. kép) összefogásával történik a Svédország déli részén fekvő, nagymúltú egyetemmel rendelkező Lund városában. A tagországok szakértelmükkel, a berendezés részegységeinek kifejlesztésével, legyártásával és üzembe helyezésével, azaz természetbeni hozzájárulással is segítik a létesítést. A feladatok összehangolása nagy kihívást jelent a résztvevőknek, de a tudomány számára építendő egyre nagyobb eszközök csak hasonló nemzetközi együttműködésekben lesznek kivitelezhetők a jövőben. A multidiszciplináris kutatóközpont Európai Kutatási Infrastruktúra Konzorciumként (ERIC – European Research Infrastructure Consortium) működik.

Mára belátható közelségbe került az ESS megvalósulása. A részecskegyorsító berendezés üzembehelyezése után a felgyorsított protonokat először a nyalábcsatorna végén elhelyezkedő nyalábnyelőre vezetik rá. Ha itt minden teszt rendben lefut, akkor lehet a proton-nyalábot a volfrám céltárgyra engedni a rendes üzemmódnak megfelelően. Ennek tervezett ideje 2025 októbere. A nagyberendezés teljes elkészülte 2027 végére várható, a kutatók ekkor vehetik majd igazán birtokba a neutronokat szolgáltató nyalábvégeken a mérőhelyeket.

A különböző fajtájú neutronforrásokat széleskörben alkalmazzák ipari és kutatási célokra; elsősorban ezek energiája, intenzitása, mérete és hordozhatósága szabja meg a felhasználási területet. Kisebb intenzitású, hordozható neutronforrásokat használnak például az aszfalt minőségének ellenőrzésére, a terepen elrejtett robbanószerkezetek felderítésére vagy kutatófúrásokba leeresztve a földtani rétegek feltérképezésére ásványi anyagok után kutatva. Neutronokkal hatalmas konténereket lehet átvizsgálni azok felnyitása nélkül, hogy kiderüljön, van-e bennük elrejtve tiltott anyag, robbanó- vagy kábítószer. Neutronok segítségével nagymennyiségű vetőmagban szándékosan kelthetnek mutációkat nemesítési célból például atomreaktorban.

Az intenzitás, pontosabban a fényesség szempontjából a spallációs neutronforrások a legerősebbek. Közülük is magasan kiemelkedik majd az ESS, amikor eléri a tervezett célt, és előállítja a 2 GeV (gigaelektronvolt) energiájú, 5 MW (megawatt) teljesítményű proton-nyaláb által keltett spallációs neutronokat.

A neutronforrásból legyezőszerűen kiinduló nyalábcsatornák egy-egy mérőhelyben végződnek, amelyek műszereit adott kutatási feladatok végrehajtására tervezték. Az ESS neutronjait az élettelen és az élő természettudományokat művelő kutatók egyaránt hasznosíthatják. Induláskor 5, a létesítési fázis végére 15 mérőhely áll majd rendelkezésre, amelyeket a rákövetkező években továbbiak üzembehelyezése követ; a végső cél 22 mérőberendezés működtetése. Ezeket különféle fantázianevekkel látták el, a név gyakran a mérőeszköz funkcióját leíró rövidítésből keletkezett. Ilyen például a skandináv mitológia legfontosabb istenéről elnevezett ODIN (Optical and Diffraction Imaging with Neutrons – optikai és diffrakciós leképezés neutronokkal).

A 2024 őszén tartott debreceni ülés alkalmával a személyesen jelenlévők és az interneten keresztül bekapcsolódó távoli résztvevők áttekintették a projekt állását, a felmerült új nehézségeket és kihívásokat, az ezekre adandó válaszokat és megoldásokat. Kegyelettel emlékeztek meg Mats Lindroos-ról, a részecskegyorsító divízió ezévben elhunyt vezetőjéről, akinek embersége és szakmai elhivatottsága kitartásra ösztönző példával szolgál mindenki számára.

Molnár József, az ATOMKI műszaki igazgatója és az intézet ESS projektjének szakmai vezetője bemutatta a jelenleg szerelés alatt álló 50 darab HB-SCB egységet (High Beta Signal Conditioning Box) (4. kép). Ebből az elektronikai egységből 76 darabot korábban már leszállítottak Svédországba és ott helyükre szerelve várják a nagyberendezés üzembe helyezését. Håkan Danared, a részecskegyorsító divízió jelenlegi vezetője megállapította, hogy erős csapatot alkotnak az itt egybegyűlt szakértők (5. kép), és a debreceni munkaértekezlet alkalmával sikerült még szorosabbá fűzni az együttműködést.

• Korábban megjelent hírünk: Atomkis műszerek a svédországi részecskegyorsítóban
• Az ESS weboldala: https://europeanspallationsource.se/
• Kapcsolódó esemény: ESS Accelerator Technical and Collaboration Board meeting

Kattintson a képekre a megtekintéshez.

1. kép: Az ESS logója.
2. kép: Az ESS madártávlatból.
   A protonokat a piros nyíllal jelzett földalatti alagútban gyorsítják, a sárga folt jelöli a volfrám céltárgy helyét, amelyben a neutronok keletkeznek, ezeket lassítás után a narancssárga nyilak mentén vezetik el a kísérleti berendezésekhez.
   A képen jobbra fent a fehér gyűrű egy másik kutatóhely, a MAX IV (IV = 4) laboratórium épülete, mögötte a távolban Lund városa.
3. kép: Az ESS ERIC 13 tagországa.
   Svédország a nagyberendezés befogadó országa, Dánia az adatközpontnak ad helyet, további tagok: Csehország, Észtország, Franciaország, Németország, Magyarország, Olaszország, Norvégia, Lengyelország, Spanyolország, Svájc és Egyesült Királyság.
4. kép: Előkészületben az ATOMKI következő teljesítése az ESS felé:
   50 db elektronikai egység (HB-SCB High Beta Signal Conditioning Box) szerelés alatt.
   Molnár József műszaki igazgató azt vallja: „Ami fontos, ne bízd másra. Csak a tökéletes munka elfogadható.”
5. kép: Az ESS részecskegyorsító divíziójának ülésén személyesen megjelent résztvevők a HUN-REN Atommagkutató Intézetben.
   (A képen szereplők hozzájárulásával közölve.
   1. sor jobbról balra: Håkan Danared (ESS, head of Accelerator Division), Király Beáta (ATOMKI), Molnár József (ATOMKI, technical director), Elena Donegani (ESS), Dariusz Bocian (IFJ PAN, Poland);
   2. sor jobbról balra: Krzysztof Czuba (WUT, Poland), Peter McIntosh (STFC, UK), Pierre Bosland (CEA, France), Catherine Madec (CEA, France), Jacek Swierblewski (IFJ PAN, Poland);
   3. sor jobbról balra: Ciprian Plostinar (ESS), Andreas Jansson (ESS).)