Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Grønne magneter i ASTRID2

Forskere har i samarbejde med virksomheder udviklet permanente magneter, der kan erstatte de energikrævende elektromagneter, man i dag bruger i acceleratorer til forskning med røntgenstråling og til datering af arkæologiske prøver.

06.12.2013 | Rasmus Rørbæk

Her står den - fiks og færdig. En af de første såkaldt "grønne", permanente magneter, der kan erstatte de strømslugende elektromagneter i partikelacceleratorer, som for eksempel ASTRID2 på Aarhus Universitet.

For nylig har Aarhus Universitets store partikelaccelerator med navnet ASTRID2 fået udskiftet en energislugende elektromagnet med en ’grøn’ magnet.

’Grønne’ magneter forventes i fremtiden at blive et oplagt alternativ til elektromagneter. Det er konklusionen efter et 3-årigt samarbejde mellem forskere og virksomheder, der har arbejdet med at udvikle ny teknologi til brug inden for bl.a. grundforskning, materialefremstilling og partikelterapi til cancerbehandling.

”Vi har taget et vigtigt skridt i udviklingen af permanent magnetteknologi til acceleratorer, som i fremtiden vil kunne reducere energiforbruget markant og dermed reducere driftsomkostningerne til for eksempel grundforskning og partikelterapi på hospitaler,” siger Ole Balling, ingeniørdocent ved Aarhus Universitet.

Et magnetfeltstræk på 10 tons
En af de første, fuldt funktionsdygtige grønne magneter er netop blevet installeret på Aarhus Universitet, og her er forskerne godt tilfredse: 

”De grønne magneter er faktisk så gode og driftsikre nu, at vi bruger dem på vores egen accelerator, ASTRID2. Vi har installeret en på lagerringen i oktober, og den fungerer helt efter hensigten til at styre partiklerne ind i acceleratoren,” siger Søren Pape Møller, leder af Centre for Storage Ring Facilities, ISA, på Aarhus Unviersitet. 

Det er en kradsbørstig sag, der er sat op på ASTRID2. Den permanente magnet har en kampvægt på halvandet ton og kan præstere et træk i magnetfeltet på cirka ti tons. Magnetfeltet skabes af 130 kilogram neodymium/jern/bor-magneter, der er placeret i en jernkonstruktion, så feltet bliver præcist og konstant nok til brug til forskningsformål. 


Store energibesparelser i vente

De ’grønne’ magneter kan bruges i en række forskellige sammenhænge, hvor der er behov for at accelerere partikler. Det kan være i store acceleratorer rundt om i verden, hvor man udfører grundforskning. Men i lige så høj grad også til mindre anlæg, hvor man bruger teknologien til f.eks. materialefremstilling i halvlederindustrien eller til at producere radioaktive isotoper til PET-scannere og andre områder indenfor sundhedssektoren.

Der er god grund til at se sig om efter disse ”grønne” muligheder, for en vurdering fra forskergruppen lyder, at op mod 75% af de samlede driftsomkostninger ved at bruge en ’almindelig’ elektromagnet går til strømforbrug til de store kobber spoler og til kølevand. Det betyder, at totalomkostningerne i løbet af en grøn magnets levetid vil være væsentlig mindre end for en traditionel elektromagnet.

”Den permanente magnet har ikke behov for vandkøling eller elektricitet for at virke. Den eneste strømkrævende spole, der sidder i en sådan magnet, bruger kun ganske få watt og er der kun for eventuelt at kunne finjustere magnetfeltet. Det er der så for øvrigt ikke behov for på en ring som ASTRID2,” forklarer post.doc. Heine Dølrath Thomsen, der er en af fysikerne bag projektet på IFA.

 

De nye ”grønne” magneter er udviklet i et tæt samarbejde mellem Universiteterne i Aarhus og Aalborg  samt virksomhederne Danfysik og Sintex. Arbejdet har stået på de sidste tre år, efter projektpartnerne modtog en bevilling fra Højteknologifonden på ni millioner. Udover den grønne magnet til ASTRID2 er der også designet en grøn magnet til en såkaldt AMS dateringsaccelerator, og endnu én er allerede solgt til en udenlandsk kunde.

KONTAKT

Ole Balling, ingeniørdocent: oba@iha.dk; 2170 2863

Institut for Fysik og Astronomi, Institut for Ingeniørvidenskab