FIV, Alm.del - 2011-12 - Bilag 157: Materiale/oplæg fra CBS konferencen den 24. februar 2012: Verdens bedste mikroskop (ESS)

1Verdens største mikroskop til ØresundsregionenI de kommende år vil en af verdens største og mestavancerede forskningsfaciliteter blive bygget i Øre-sundsregionen. European Spallation Source (ESS),som faciliteten kommer til at hedde, er en neutron-spredningsfacilitet, der fungerer som et kæmpestort ogmeget avanceret mikroskop. Det er første gang, at enaf Europas store forskningsfaciliteter bliver placeretnord for Hamburg.Etableringen af ESS i Øresundsregionen åbner nyemuligheder for videnskabelige opdagelser – ikkemindst på det materiale- og bioteknologiske område.På den baggrund udgør ESS en vigtig byggesten foreuropæisk forskning og kommer til at danne rammeom en mængde forskningssamarbejder på tværs af deeuropæiske lande.I modsætning til mange andre, store internationaleforskningsinfrastrukturer kan neutronspredningstek-nologien anvendes inden for en bred vifte af forsk-ningsområder. Det betyder, at ESS ikke alene får be-tydning for den snævre grundvidenskabelige forsk-ning. Både virksomheder og den mere anvendelses-orienterede forskning og udvikling (F&U) vil i højgrad også drage nytte af de muligheder, som ESS vilåbne op for.60-65 forskere og teknikere bliver etableret på dendanske side af Øresund. Centret har bl.a. til opgaveat opsamle data og hjælpe besøgende forskere med atanalysere og fortolke de data, der kommer ud af dereseksperimenter. Det vil lette danske forskeres og virk-somheders muligheder for at anvende ESS, og det vilskabe store muligheder for, at der kan opstå synergimed e-science-miljøer i Danmark.Med en samlet konstruktionspris på omkring 11 mia.kr. og et årligt driftsbudget på omkring 800 mio. kr.udgør ESS samtidig også en stor investering, somvil stimulere den økonomiske udvikling i Øresunds-regionen i form af nye arbejdspladser, bosætning afhøjt uddannet arbejdskraft samt øgede muligheder forsalg af højteknologisk produkter og serviceydelser.Erfaringerne fra andre store internationale forsk-ningsfaciliteter viser således, at der er en række be-tydelige gevinster ved at huse en stor internationalforskningsfacilitet som ESS. Det drejer sig dels omde direkte økonomiske effekter, der kan henførestil facilitetens drift og etablering, dels om de effek-ter, der opstår i samspillet mellem faciliteten og detregionale erhvervsliv. Det vil bl.a. resultere i tiltræk-ning af højteknologiske virksomheder, styrke arbejds-markedet for højtuddannede og bedre mulighedernefor virksomhedernes F&U-aktiviteter. ESS er påden måde en saltvandsindsprøjtning til udviklingen iØresundsregionen og åbner helt nye muligheder forvækst og innovation.

logiske område, hvor en række danske virksomhederer med helt fremme, når det gælder udvikling af nyelægemidler, bioteknologiske komponenter til fødevare-produktion og nye energiteknologier.Erfaringerne fra andre forskningsfaciliteter i Europaviser således, at tilstedeværelsen af stærke univer--teter skaber unikke muligheder for at tiltrække højtek-nologiske virksomheder til regionen.Effekterne af ESS i Øresundsregionen opstår imidler-tid ikke af sig selv. ESS kommer til at fungere, selvom dansk (og svensk) erhvervsliv og forskning ikkebidrager til facilitetens udvikling og drift. Skal danskforskning og erhvervsliv høste gevinsten af det dansk-svenske værtskab, er det for det første vigtigt, at vi erparate til at anvende faciliteten. For det andet er dethelt afgørende, at der bygges bro og etableres samspilmellem danske forskningsmiljøer, erhvervsvirksom-heder og ESS.

2 Hvad er ESS, og hvad kan det bruges til ?Når ESS står færdig i 2019, vil det være en af verdensstørste og mest avancerede forskningsfaciliteter,som vil kunne undersøge materialer og processer påatomart niveau ved at beskyde en udvalgt materiale-prøve med et stort antal neutroner.ESS-faciliteten gør det muligt at tage meget præciseog opbygning – fra simple krystaller til lange plas-tmolekyler og cellens forskellige proteiner og en-zymer. Derfor vil faciliteten kunne anvendes indenfor en bred vifte af forsknings- og teknologiområder,lige fra den klassiske fysik til materialeforskning, bi-ologi, kemi, sundhedsvidenskab, farmakologi, nanote-knologi, geologi og arkæologi. Den brede vifte af anv-endelsesmuligheder ved neutronspredningsteknologienbetyder, at ESS ikke alene vil være interessant for eu-ropæiske forskere. Private virksomheder vil i stigen-de grad have behov for at kunne analysere og ”karak-terisere” materialer og processer på et langt mere de-taljeret niveau, end man kan i dag. Her kommer ESStil at spille en vigtig rolle. ESS bliver et af de centraleværktøjer for såvel forskere som virksomheder, når dethandler om at analysere nye materialer eller biologiskeprocesser.

Opgaver for ESS Data Management og Software Center i KøbenhavnESS DMSC får ansvaret for hovedparten af alle data- og softwareaktiviteter på ESS. Det betyder bl.a., at centret skalindsamle, lagre og distribuere data, som skabes på ESS-faciliteten i Lund. Målet er, at de indsamlede data kan stilles tilrådighed for forskerne, uanset om de befinder sig i Lund, København eller på et europæisk universitet tusind kilometerfra Øresundsregionen. En vigtig opgave for ESS DMSC bliver derfor at udvikle særlige værktøjer og metoder, der kangive forskerne adgang til forsøgsdata, mens forsøgene gennemføres.En anden central opgave for ESS DMSC er knyttet til selve behandlingen ogfortolkningen af forsøgsdata. Neutronspredning har traditionelt været en komplekseksperimentel teknik, hvor de indsamlede data skulle analyseres grundigt, førresultaterne kunne anvendes af forskerne. Mange ikke-øvede neutronbrugerehar derfor haft vanskeligt ved at anvende eksisterende neutronfaciliteter. Det erambitionen for ESS, at neutronteknologien skal udbredes til en større gruppeaf forskere end hidtil. Derfor er det også en klar målsætning for ESS DMSC, atder skal udvikles værktøjer og serviceydelser, som kan hjælpe forskerne medat håndtere og analysere deres forsøgsdata. ESS Data Management og SoftwareCentret bliver et sted, hvor forskerne kan få hjælp og ekspertise til at behandle ogfortolke deres forsøgsdata. ESS DMSC´s hovedaktivitet er således ikke knyttet tiltraditionel lagring af data, men til aktiviteter som simulering af forsøg, opstillingaf hypoteser, databehandling, visualisering og analyse af data samt opbygning afforskellige analyseredskaber, der vil lette anvendelsen af ESS.

Sådan er ESS-faciliteten opbyggetESS-faciliteten består i hovedtræk af tre elemen-ter: A) En accelerator på ca. 600 meter, der accelere-rer protoner op til ca. lysets hastighed; B) Et ´target´,hvor protonerne rammer et tungt materiale (sandsyn-ligvis materialet wolfram), som dermed afgiver etstort antal neutroner; C) Ca. 22 instrumenter, hvortilneutronerne guides ud, og hvor det materiale, der øn-skes undersøgt, er placeret. Hvert af de 22 instrumen-ter vil være specialiseret inden for bestemte forsk-ningsområder og analyseteknikker. Nogle vil eksem-pelvis være velegnede til at foretage stressanalyser afmaskindele eller forskning i nye funktionelle materia-ler, mens andre vil være særligt velegnede til at un-dersøge biologiske strukturer og processer. Ud overdisse tre elementer opbygges der et særskilt ESS DataManagement og Software Center (ESS DMSC), somhar til opgave at opbevare, behandle og analysere deforsøgsdata, der kommer ud af eksperimenterne.

2.1 Det koster ESSDen samlede pris for etableringen af ESS forventesat ligge på i alt ca. 11,1 mia. kr. (2008-priser). Detdanske bidrag til konstruktionen udgør 12,5 pct. afde samlede konstruktionsomkostninger. Det svarertil ca. 1,4 mia. kr. Udgiften til Data Managementog Software Center er en del af det samlede danskebidrag på 12,5 pct. Det vurderes, at de årlige drifts-udgifter til ESS vil blive omkring 800 mio. kr.(2008-priser). Udgifter til nedrivning og afvikling (de-kommissionering) af ESS i Lund er indkalkuleret i deårlige driftsudgifter.Den svenske regering har over for de øvrige euro-pæiske lande forpligtiget sig til at betale minimum 35pct. af konstruktionsomkostningerne samt 10 pct. af deårlige driftsudgifter. Den resterende del af omkostnin-gerne betales af de øvrige europæiske partnerlande.Som det er tilfældet ved etableringen af tilsvarende eu-ropæiske forskningsinfrastrukturer, fastlægges de en-kelte landes bidrag til de fremtidige driftsomkostnin-ger først i forbindelse med, at der indgås en interna-tional aftale om den endelige konstruktion af ESS.

Data Management og Software Center iKøbenhavnSelve ESS-faciliteten opføres i udkanten af Lund mensESS’s DMSC, der skal stå for behandling og analyseaf data fra ESS, bliver placeret på den danske side afØresund på Nørre Campus i København. Centret vil,når det er fuldt udbygget, komme til at beskæftige om-kring 60-65 forskere og teknikere (se ovenstående tek-stboks).Selv om ESS DMSC kommer til at ligge i Køben-havn, vil det fungere som en fuldt integreret del afESS-faciliteten i Lund. Et omfattende datanetværkvil sikre, at forskere og ansatte på ESS ikke vil kunnemærke, at centret ligger på den anden side af Øresund.Herudover betyder en lokalisering i København, at deropstår unikke samarbejdsmuligheder med en rækkeaf Danmarks førende forskningsmiljøer inden forneutronspredning og e-science.

De oprindelige designplaner er fra 2002. Den efterføl-gende tekniske udvikling gør det derfor nødvendigtat opdatere det tekniske design for ESS. Frem til be-gyndelsen af 2013 gennemføres der derfor en såkaldt´Design Update proces´, som skal fastlægge det tekni-ske og videnskabelige design samt det endelige budgetfor konstruktion og drift af ESS.Efter afslutningen af ´Design Update processen´ er detmålsætningen, at den egentlige konstruktion af ESSskal påbegyndes. Der skal i den forbindelse indgås eninternational aftale mellem de 17 partnerlande om denfremtidige konstruktion og drift af ESS. Det er en pro-

des, når de rammer atomkernerne i den udvalgte ma-terialeprøve, er det muligt at regne sig frem til, hvil-ke atomer og molekyler, der indgår i materialeprøven,den måde giver ESS mulighed for at tage meget præ-cise ”billeder” af strukturerne i materialer – fra sim-ple krystaller til lange plastmolekyler og cellens for-skellige makromolekyler.Neutroner kan trænge dybt ind i materialer uden atbeskadige det. Det betyder, at ESS kan tage billed--ESS kan på den måde sammenlignes med den rønt-genteknologi, som man bl.a. kender fra hospital-sverdenen, som gør det muligt at tage billeder afknogler, selv om de er dækket af muskler og væv.Neutronspredningsteknologien, som ESS vil benytte,adskiller sig imidlertid fra røntgenteknologien vedbredere spektrum af materialer (se tekstboks). Detgælder ikke mindst i forhold til lette og organiske ma-terialer, som røntgenteknologien har vanskeligt vedat observere. ESS er derfor specielt egnet til at tagebilleder af bl.a. biologiske og medicinske systemer.

Metodertil at undersøge hårde, bløde og biologiske materialerEt traditionelt lysmikroskop giver ikke tilstrækkeligt de-taljerede billeder til at undersøge materialers struktur ogfunktionalitet helt ned på molekylært niveau. Derfor er derudviklet en række alternative ”karakteriseringsteknikker”,som i stedet for almindeligt lys bruger stråler med korterebølgelængder, der gør det muligt at ”se” materialer ogprocesser helt ned på atomart niveau. Det drejer sig bl.a.om elektron-, neutron- og røntgenstråling. De forskelligeteknikker har forskellige styrker, som gør dem særligtegnede til at undersøge forskellige forhold.

Ilustration fra røntgenfaciliteten European XFEL,som er under konstruktion i Hamburg.Røntgen og røntgen-laserstråling er elektromagnetiskstråling i familie med bl.a. synligt lys, mikrobølger ogradiosignaler. Røntgenstråling frigives fra elektroner, derafbøjes i et elektrisk felt eller på anden måde accelere-res. Det sker bl.a. i såkaldte synkrontronfaciliteter, somESRF i Grenoble, Astrid i Århus og MAXLab i Lund. Syn-krontronfaciliteter kan frembringe en meget intens strå-ling, som gør det muligt at tage præcise billeder af megetsmå materialeprøver. Røntgenstråling har også denegenskab, at den i langt større omfang end elektron-stråling kan trænge ind i materialer. Det gør det muligt atundersøge, hvad der sker inde i en materialeprøve medhenblik på at kortlægge materialets struktur og opbygning.Røntgen vekselvirker med elektronerne i det materiale, derstuderes. Jo flere elektroner - des mere vekselvirkning.Det har den konsekvens, at de tunge bestanddele afmaterialet, som jo også har høj elektrontæthed, fx knogleri en menneskekrop, fremtræder meget tydeligt i etrøntgeneksperiment, mens de lettere dele, herunder fedtog muskelvæv, fremtræder mindre tydeligt.

2.4 ESS er værktøj for mange disciplinerI modsætning til mange andre store, internationaleforskningsinfrastrukturer kan neutronteknologien an-vendes inden for mange forskellige forskningsom-råder. Det betyder, at ESS ikke er forbeholdt den klas-siske materialefysik, men også bliver brugt af for-skere inden for: Biologi, kemi, sundhedsvidenskab,farmakologi, nanoteknologi, geologi og arkæologi.Samtidig er det karakteristisk, at ESS ikke kun vil fåbetydning for den grundvidenskabelige forskning, menat virksomheder og den mere anvendelsesorienteredeF&U også vil kunne drage nytte af faciliteten.Neutronteknologien har traditionelt haft sin styrkeinden for forskningsområder som magnetisme ogstrukturbestemmelse af ”hårde” materialer. Det harbl.a. haft stor betydning i forbindelse med udviklin-gen af den klassiske harddisk samt udviklingen af nyesuperledende materialer, hvor det er afgørende at haveen meget præcis viden om, hvordan der opstår elek-tromagnetiske felter i de superledende materialer.Neutroner trænger dybt ind i materialer og reagererforskelligt afhængigt af, hvilken atomkerne de støderind i. Det gør det muligt at bestemme, hvordan mate-rialer er opbygget, hvad de består af, og hvordan deforskellige atomer er placeret i forhold til hinanden.Det er en egenskab, som har været uhyre betydnings-fuld for at forstå opbygningen af og strukturen i nyematerialer. Neutronteknologien kan også bruges til atopdage forandringer i materialer, efter de har væretudsat for forskellige former for belastninger. Det harbl.a. stor betydning i forbindelse med beregning af

2.5 Hvorfor er der behov for ESS?ESS bliver ikke verdens første neutronfacilitet, mendet bliver verdens største og mest avancerede. Derdrejer sig bl.a. om de to store faciliteter i USA (SNS iOak Ridge, Tennessee) og Japan (J-PARC, Tokai) samtPaul Scherrer Institute (PSI), Schweiz, Institute LaueLangevin (ILL), Grenoble og ISIS, Storbritannien).Det afgørende nye ved ESS er, at anlægget får en langtstørre effekt og ydeevne end de eksisterende anlæg(målt i forhold til mængden af genererede neutroner).Faciliteterne i USA og Japan har en effekt på ca. 1-1,5 MegaWatt, mens ESS forventes at få en effekt på5 MegaWatt. Det betyder, at der vil kunne produceresfaciliteter.-sisterende neutronanlæg ved at være designet til at ge-nerere ”lange” neutronpulser. Det betyder, at ESS kom-mer til at producere et uhyre stort antal neutroner forhver ”puls”, der genereres i anlægget. Til gengæld vilden maksimale intensitet ikke blive helt så stor, somdet er tilfældet på bl.a. SNS i USA. Derfor vil ESSpå næsten alle områder få en markant bedre ydeevneend eksisterende faciliteter. På visse instrumenttyperbliver ESS op til 50-100 gange kraftigere end SNS,J-PARC, ILL og ISIS. Det drejer sig bl.a. om instru-

Eksempler på virksomheders anvendelseaf neutronspredningsteknologienForebyggelse af tilstoppede rør på boreplatformePå en boreplatform kan olierør og maskineri blivetilstoppet af en masse kaldet asphaltenes. Asphaltenesbestår af et komplekst miks af molekyler, som kan sættesig på siderne af olierørene og blokere dem. Det er uhyreomkostningsfuldt, og olieindustrien er derfor interessereti at undgå disse skader. På neutronfaciliteten ISIS harforskere sammen med oliefirmaet Schlumberger under-søgt, hvordan stoffet opstår, og hvad der kan gøres forat undgå det. Det vistesig, at asphaltenes opstodhyppigere, når råolien inde-holdt ler. Med den oplysningkanolieindustrienbedreforudsige, hvornår der ermulighed for en blokering.

Biologiske sensorerVirksomheden Orla Protein Technologies er opståetsom et spin-off fra Newcastle University og gør brug afneutronspredningsfaciliteten ISIS i England. Virksomhedendesigner særlige proteinoverflader, der er nødvendige forat producere biologiske sensorer. Biologiske sensorer eren del af den mekanisme, der får vores immunsystemtil at fungere. Har vi eksempelvis først én gang haft rødehunde, vil vores immunsystem med det samme registrereog reagere, hvis en ny “røde hunde”-virus trænger ind ikroppen. Det særlige ved de biologiske sensorer er, at detypisk kun er følsomme over for et helt bestemt stof, ogat de ofte kan registrere selv meget små ændringer. HosOrla Protein Technologies arbejder man med at efterligneproteinoverfladen på disse naturlige sensorer for på denmåde at kunne producere biologiske sensorer, der kandiagnosticere sygdomme tidligere, hurtigere og billigereend med traditionelle metoder. Med neutronspredningtester Orla sensorernes proteinoverflader og undersøger,om proteinerne binder de ønskede molekyler til sig.

samt en række af instrumenter, der bl.a. er særligt vel-egnede til analyser af uordnede bløde og biologiskmaterialer (såkaldte ´småvinkelspredningsinstrumen-ter´). Det eneste område, hvor ESS ikke vil overgå deeksisterende faciliteter, er inden for de såkaldte ”dif-fraktionsinstrumenter”, der især anvendes til struk-turanalyse af hårde materialer. Her vil ESS komme tilat ligge på niveau med de eksisterende faciliteter.Den markante forbedring af ESS´ performance be-tyder også, at der i fremtiden kan gennemføresvæsentligt bedre og mere præcise målinger, end mankan i dag. Det skyldes for det første, at forsøgenekan gennemføres på kortere tid. Hvor eksperimen-tilsvarende eksperimenter på ESS kunne gennem-føres på få timer. For det andet giver den større ”in-tensitet” i neutronstrålingen mulighed for at under-søge langt mindre materialeprøver, end det er tilfældeti dag. Det er særligt afgørende for det sundheds- ogbiovidenskabelige område, som i mange tilfælde harbehov for at undersøge meget små materialeprøver,eller for helt nye materialetyper, hvor det vil tage langtid at fremstille store prøver.Et andet område, hvor ESS vil adskille sig fra eksiste-rende neutronfaciliteter, er ved behandlingen af for-søgsresultater. Målsætningen for ESS er, at forskereuden for det klassiske neutronmiljø skal have lette-re ved at anvende neutronteknologien. Det gælderikke mindst forskere inden for det sundheds- og bio-videnskabelige område, som forventes at blive enstor brugergruppe på ESS. Der etableres derfor etstort ´ESS Data Management og Software Center´ iKøbenhavn, som skal opbygge hjælpeværktøjer tilbrug for databehandling, hypoteseformulering, data-analyse og visualisering af forsøgsdata.

ningsteknologien betyder, at det ikke alene er uni-versitetsforskere, der vil komme til at benytte ESS.Allerede i dag er der private virksomheder, som an-vender neutronfaciliteter i deres forsknings- og ud-viklingsarbejde. Derfor kan etableringen af ESS iØresundsregionen også få stor betydning for dansk er-hvervsliv og åbne for en række helt nye mulighederfor virksomhedernes udvikling og innovation.Det store anvendelsesmæssige potentiale ved ESSkan bl.a. illustreres ved det forholdsvis store antaltil de eksisterende neutronfaciliteter. Erfaringernefra ILL i Frankrig, PSI i Schweiz og ISIS i Englandviser således, at omkring 10-15 pct. af den eksperi-mentelle tid går til eksperimenter, som har virksom-hedsdeltagelse. Som oftest er der tale om samarbejds-projekter, hvor en virksomhed og en forskningsinsti-tution samarbejder om at gennemføre det konkreteeksperiment. Moderne neutronspredningsfaciliteterfungerer på den måde ofte som rammen om samspilletmellem offentlig forskning og private virksomheder.I enkelte tilfælde gennemføres eksperimenterne afvirksomhederne alene. Typisk i situationer hvor virk-somheden står over for et akut materialeteknologiskproblem, eller hvis virksomheden har behov for athemmeligholde sine forskningsresultater.I Japan er der på faciliteten J-PARC tradition for enendnu større virksomhedsinvolvering. Her er det om-kring 25-35 pct. af den eksperimentelle tid, der gårtil projekter med virksomhedsinddragelse. Den om-fattende virksomhedsanvendelse af J-PARC skyldesbl.a., at en del af den eksperimentelle tid er reserverettil forsøg, der har et erhvervsmæssigt sigte. Samtidiger der ved design af de eksperimentelle målestationerlagt stor vægt på at imødekomme behovene i det ja-panske erhvervsliv. Eksempelvis er ét af J-PARC´s 19instrumenter reserveret til eksperimenter, der har fokuspå udvikling af nye og mere effektive litium-batterier,hvilket har stor betydning for en række japanske elek-tronikvirksomheder.

Den erhvervsmæssige interesse for neutronsprednings-teknologien har bl.a. været stor hos en række af ver-teknologien til at undersøge materialers egenskaber el-ler maskindeles performance under ekstreme forhold. Iden sammenhæng er der ligeledes en række avancere-de elektronik- og energivirksomheder, som brugerneutronfaciliteter i deres udviklingsarbejde. Mange afdisse virksomheders interesse for neutronteknologiensamler sig om såkaldte stress-strain-eksperimenter-, hvor det er muligt at foretage stressanalyser af mate-rialer eller maskindele, som kan afgøre, om det under-søgte materiale er ved at knække eller på anden mådeskifter karakter. Samtidig giver såkaldte imaging-ek--billeder– dvs. direkte gennemlysningsbilleder af ma-terialeprøver, elektroniske komponenter eller maskin-dele, mens de fungerer i praksis. Det giver helt unikkemuligheder for at teste eller designe materialer medsærlige egenskaber.På samme måde er der et antal større og udviklings-tunge virksomheder på det farmaceutiske og bio-videnskabelige område, som anvender neutrontekno-

logien. Disse virksomheder udnytter neutronfaciliteter-nes muligheder for at undersøge såkaldt ”bløde mate-rialer” i form af celler og makromolekyler. Bl.a. harlogien til at undersøge proteiners strukturelle egen-skaber og deres interaktion med cellers øvrige be-standdele. Eksperimenter af denne karakter har bl.a.betydning for udvikling af nye enzymer eller analyseraf, hvordan lægemidler trænger gennem cellemem-branen og ind i cellen.Selvom der allerede i dag er en betydelig erhvervsin-teresse for neutronteknologien, er det forventningen, atESS vil øge denne interesse yderligere. ESS-facilitetenvil pga. sin unikke styrke (stråleintensitet) gøre detmuligt at undersøge materialer og materialeprøver,som det hidtil ikke har været muligt at analysere på deeksisterende faciliteter. Det er eksempelvis tilfældetpå det farmaceutiske og biovidenskabelige område,hvor det kan være vanskeligt at fremstille så store ogensartede materialeprøver, som er nødvendige for atgennemføre eksperimenter på de eksisterende neutron-faciliteter.

Eksempler på forskning der anvender neutronerUdvikling og forståelse af nye superledereSuperledere kan lede elektrisk strøm helt uden mod-stand, når temperaturen bliver lav nok. F.x bliver en delmetaller superledende ved temperaturer tæt på detabsolutte nulpunkt (-273,15� C). Der findes andre, merekomplekse superledere indeholdende kobber eller jern.Disse materialer kræver ikke så kraftig køling; de bedste”kun” til ca. -100� C. Der er derfor fristende at søgeefter nye materialer, der kunne være superledende vedstuetemperatur. Dette ville ændre verden, som den ser udi dag, fx energisektoren. Problemet med dette er, at manslet ikke ved, hvorfor de nye superledere virker, og derforhar svært ved at forbedre materialerne. Forskning medneutroner (og røntgen) er her helt afgørende. Herved kanman se, hvordan atomerne er placeretog bevæger sig, når superledningenindtræder, og man kan se, hvordande magnetiske egenskaber i elek-tronerne i materialet ændrer sig.En række teorier forudsiger nemlig,atentenatomernesbevægelseeller magnetismen er forklaringenpå superledning. De seneste toårtiers forskning har givet tvetydige resultater, men detforventes, at man med ESS vil kunne komme et afgørendeskridt nærmere mod at forstå denne gådefulde typesuperledning.

Bedre forståelse af proteiners opbygning og funktionProteiner spiller en central rolle for alle levendeorganismer. Dette gælder lige fra planters fotosyntese,som foregår i kraft af nogle store og meget velorkestreredeproteinkomplekser i planternes grønkorn, til fx muskel-fibre, hud og hår, som alle er opbygget af protein, og tilde celler, vi er opbygget af, hvor al kommunikation indog ud af cellerne varetages af såkaldte membranpro-teiner placeret i cel-levæggene, og hvoral nyproduktion ogreparation af orga-nismensbygge-stene varetages afstore og avancere-de proteinkomplek-ser inde i cellerne.Dette gør forskningi proteiners struktur og funktion til et af de allerstørsteforskningsemner i moderne naturvidenskabelig forsk-ning. De enkelte proteiner er typisk 2-10 nanometer store,dvs. få milliontedele af en millimeter, og de er kun stabilemed hensyn til struktur og funktion, når de befindersig i deres rette miljø, dvs. ved den rigtige temperatur,saltkoncentration, pH osv. Dette gør det teknisk megetudfordrende at få strukturel information om proteinerne.Heldigvis er neutroner særligt velegnede til at studerenetop de længdeskalaer, der er relevante for at forståproteiners opbygning og funktion, samtidig med at deter muligt at foretage neutron-undersøgelserne under dekrævede biologisk relevante betingelser. Det forventesderfor, at neutronbaserede strukturundersøgelser afproteiner vil udgøre en meget stor del af den forskning,der kommer til at foregå på ESS.

Nye metoder og materialer til at lagre brintBrint er af mange udset til at være et af fremtidenssvar på energilagring. Brændværdien af brint er høj,og restproduktet ved forbrænding er så fredeligt somvand. Det egentlige problem er opbevaring af brint,som i gasform fylder meget og kan blive eksplosivt vedblanding med luft. Løsningen er formentlig at opbevarebrint i materialer, som kan både optage og afgive brinteni gasform. Her vil man bruge neutronspredning til at se,hvordan brintatomerne placerer sig i forhold til de andreatomer i materialet, og hvordan brinten ”hopper” rundtmellem atomerne, når brint tappes eller fyldes på. Ogsåeffekten af tilsætning af katalytiske materialer har væretundersøgt. Ved denne forskning vil det muligvis kunnelade sig gøre at fremstille en kombination af materialer,der vil udkonkurrere traditionelle batterier.

Udvikling af nye avancerede polymererPolymerer er en stor og meget forskelligartet gruppe afmaterialer, der omfatter såvel naturlige materialer somproteiner eller plantefibre (bomuld og silke) som syntetiskfremstillede materialer baseret på olie (polyethylen,polystyren og PVC). Mange polymerbaserede materialerhar en række specielle egenskaber, som gør dem megetattraktive for industrien. Polymerer er opbygget som lange,kædeformede molekyler bestående af mange ens (ellernæsten ens) småmolekyler (monomerer). Der kan væretale om simple lineære molekyler, hvor alle småmole-kylerne ligger som perler på en snor, eller de kan værestærkt forgrenede systemer. Den enkelte polymers sær-lige egenskaber er knyttet til deres struktur og dynamik.Muligheden for at kunne designe nye materialer er derforogså afhængig af, at det er muligt at forstå og analyserematerialernes opbygning og struktur. Her spiller neutron-spredningsteknologien en vigtig rolle. Neutronspredninger en af de vigtigste eksperimentelle metoder til at ana-lysere polymerer. Med neutronspredning er det muligt atundersøge molekylernes form og opbygning, den mole-kylære respons på ydre påvirkninger og meget andet.En væsentlig del af de nyere og mere komplekse poly-mermaterialer formår at kombinere forskellige ma-terialeegenskaber ved at blande to eller flere poly-mere. Der er derfor stor kommerciel interesse for atundersøge, hvordan og i hvilket omfang det er muligt atspecialdesigne nye materialer ved at blande forskelligepolymerer. Med ESS vil det blive muligt at foretage hurtigeog rutinemæssige analyser af polymeres ”blandbarhed”.Det vil styrke mulighederne for at udvikle nye kompleksematerialer og samtidig øge den kommercielle interessefor neutronspredningsteknologien

3 Dansk forskning drager fordel af ESSEtableringen af ESS kommer til at udgøre et vigtigtaktiv for europæisk forskning. Men ESS vil også styr-ke dansk forskning på en lang række vigtige områder.Det skyldes naturligvis ikke, at Danmark som med-vært for ESS vil få særlige privilegier i forhold til deandre europæiske partnerlande. Danske forskere vilpå lige fod med andre europæiske forskere skulle an-søge om få adgang til ESS-faciliteten. Adgangen villigesom på øvrige faciliteter blive tildelt på baggr-und af videnskabelig værdi. Men nærheden til ESS-faciliteten giver alligevel dansk forskning en rækkefordele, som vil kunne få stor betydning for danskforskning.

Erfaringerne fra andre store forskningsfaciliteter viser,at afstanden til forskningsfaciliteten kan have stor ind-Det skyldes selvfølgelig, at det bliver mindre besvær-ligt og omkostningsfuldt for danske forskere at brugefaciliteten, end hvis de skulle benytte de eksisterendeneutronfaciliteter i Europa og USA. Det bliver ikkemindst lettere at gennemføre en længere serie af eks-perimenter, da man undgår at bruge tid og ressourcertil at rejse frem og tilbage mange gange. Men frem foralt vil opbygningen af kompetencer på neutronspred-ningsområdet i Øresundsregionen få meget stor betyd-ning for danske forskeres anvendelse af ESS. ESS eren avanceret forskningsfacilitet, der stiller krav til for-skernes viden og kompetencer på neutronområdet. Detkan derfor være vanskeligt for ”ikke-øvede” neutron-brugere at komme i gang med at anvende neutrontek-nologien. Men i Øresundsregionen vil der blive op-bygget et bredt miljø med mange forskellige eksper-ter på neutronområdet. Det drejer sig ikke mindst omdet data og software center, som etableres på den dan-ske side af Øresund, og som skal hjælpe besøgendeforskere med at fortolke og analysere resultaterne afderes eksperimenter.

og interaktion. Herudover etableres der en række faci-liteter i Danmark, der supplerer de store neutron-, syn-krotron- og røntgen-laserfaciliteter. Det drejer sig bl.a.om synkrotronfaciliteten Astrid II i Aarhus samt en nyog meget kraftig NMR-faststofscanner samme sted.På DTU er der endvidere etableret en række førendeforskningsinfrastrukturer på det materialevidenskabe-lige område. Det drejer sig dels om rentrumsfacilitetenDanchip samt elektronmikroskopicentret CEN-DTU.Begge faciliteter er blandt de mest avancerede i Europa.Danmark er centralt placeret i forhold til disse forsk-ningsinvesteringer. Når den kommende Femern-for-bindelse er bygget, vil danske forskere kunne nå både

3.1 Centrum for bio- og materiale-teknologisk forskningESS er ikke den eneste store forskningsfacilitet, der eta-bleres i Danmarks ”nærområde”. I løbet af de kommende10 år vil der blive foretaget en række meget markanteinvesteringer i laboratorier og forskningsinfrastrukturerpå det bio- og materialevidenskabelige område i el-ler omkring Danmark. Det drejer sig ikke mindst omsynkrotronfaciliteten MAX IV, der vil blive etableret iLund umiddelbart ved siden af ESS. Samlokaliseringenaf de to store faciliteter skaber ligesom i Grenoble(ILL og ESRF) helt unikke muligheder for at kombi-nere de to komplementære ”karakteriseringsteknikker”.Samtidig etableres den europæiske røntgen-laserfacili-tet XFEL i Hamburg, der ligesom ESS og MAX IV an-vendes til at bestemme materialers opbygning, struktur

en række af Europas førende forskningsinfrastrukturer.Det gør danske universiteter til endnu mere attraktivearbejdspladser for danske og udenlandske forskere.Det betyder også, at Danmark bliver samlingssted foret bredt udsnit af Europas bio- og materialevidenska-belige forskere. Når det gælder ESS, viser foreløbigeprognoser, at op imod 4.000 forskere hvert år vilkomme til Lund og København i kortere eller længereperioder for at gennemføre eksperimenter. XFEL vilsandsynligvis tiltrække 2.000-3.000 forskere årligt. Deøvrige faciliteter vil ligeledes tiltrække et betydeligtantal forskere til Nordeuropa.En del af de besøgende forskere vil selvfølgelig kunopholde sig i regionen i ganske kort tid, mens degennemfører deres eksperimenter. Andre forskerevil derimod have behov for at opholde sig i regionengennem længere perioder for at gennemføre dereseksperimenter. Erfaringerne fra andre forsknings-faciliteter peger på, at det er muligt at rekruttere en delaf disse forskere til de omkringliggende universiteterog forskningsinstitutioner. Nærhed til avanceredeforskningsfaciliteter er således et vigtigt aktiv, nårudenlandske topforskere skal tiltrækkes til et univer-de eksisterende danske forskningsinfrastrukturer – ek-

sempelvis synkrotronfaciliteten Astrid II i Aarhus ogdet nye mikroskoperingscenter CEN DTU på DTU. Ibegge tilfælde har universitetet oplevet, at det er blevetlettere at tiltrække førende udenlandske forskere. Detsamme gør sig gældende på de store internationale for-skningsfaciliteter. Fx har universiteterne omkring denstore amerikanske neutronfacilitet SNS i Oak Ridgeoplevet, at det er blevet lettere at tiltrække forskere,efter at faciliteten blev etableret.Samtidig er der noget, der tyder på, at eksistensenaf stærke universiteter i værtsregionen også styrkerforskningsfaciliteternes muligheder for at tiltrækkeegnede forskere. Mange forskere er således interes-seret i at kunne fastholde kontakten til universitetsver-denen, efter de er blevet ansat på en forskningsfacili-tet. Og i det omfang det er muligt at blive tilknyttet et”lokalt” universitet som adjungeret forsker/underviser,bliver det lettere at tiltrække de bedst egnede forskeretil faciliteten.ESS vil sammen med de øvrige nordeuropæiske forsk-ningsfaciliteter styrke danske universiteters mulighe-der for at tiltrække nogle af Europas førende forskere.Det har stor betydning for danske universiteters mu-lighed for at opbygge og forstærke forskningsmæssigestyrkepositioner i fremtiden. Det gælder ikke mindstpå det bio-, nano- og materialevidenskabelige område,hvor en række danske forskningsmiljøer er helt medi front og derfor vil være attraktive for udenlandskegæsteforskere.

Selv om reaktoren blev lukket i 2000, har dansk neu-tronforskning fastholdt et højt kvalitetsniveau, og derer stadig et stærkt og levende forskermiljø i Danmark,der benytter neutronteknologien i deres forskning.Flere undersøgelser peger således på, at danske for-skeres publikationer på neutronområdet har en højkvalitet og matcher den videnskabelige impact i andreeuropæiske landes forskningsmiljøer (Valentin 2007og Copenhagen Economics 2007).Foreningen af danske neutron- og strålebrugere(DANSCATT) har vurderet, at der i foråret 2011 eromkring 130 danske forskere, der anvender neutron-teknologien. Inden for de senere år har der imidler-tid været en forstærket interesse for neutronteknolo-gien i danske forskningsmiljøer. Det skyldes bl.a. ud-viklingen af nye instrumenter og eksperimentelleteknikker, som giver forskere helt nye muligheder forat gennemføre eksperimentel forskning. Samtidig hardet generelt øgede fokus på ESS, og det danske prøve-medlemskab af neutronfaciliteten ILL i Grenoble, øgetinteressen for neutronteknologien betydeligt blandtog masterstuderende har fået øjnene op for de forsk-ningsmæssige perspektiver ved neutronteknologien.

Cellemembranen er den bløde skal, som omgiver le-vende celler. I cellemembranen sidder bl.a. såkaldtemembranproteiner, som kontrollerer hvilke stoffer, derkan trænge ind i og ud af cellen, og dermed styrer cel-lens kommunikation med dens omgivelser. Det er såle-des også cellemembranen, der styrer, hvordan medicinog andre farmaceutiske produkter optages i kroppen.Til trods for cellemembranens store betydning for allelevende organismer ved vi kun meget lidt om, hvordanden virker. Det betyder bl.a., at vi kun har begrænsetforståelse af, hvordan medicin rent faktisk virker. Detgælder også vores forståelse af anæstesimidler og her-under alkohol. Vi kan let observere, at stofferne virker,men vi har kun begrænset viden om, hvordan og hvor-for de rent faktisk gør det.Et dansk forskerteam på Københavns Universitet harderfor sat sig for at klarlægge, hvordan medicin virkerpå molekylært niveau og er i stand til trænge ind gen-nem cellemembranen. Forskerteamet kombinerer en

række eksperimentelle teknikker til at ”se”, hvad dersker i cellemembranen, når fx et anæstesipræparattrænger ind i cellen. Det gælder ikke mindst neutron-teknologien, som gennem ”mærkning” af brintatomeri afgrænsede dele af cellemembranen giver mulighedfor at undersøge, hvordan de forskellige dele af mem-branen ser ud og interagerer med anæstesipræparatet.Forskerteamet har på den baggrund gennemført forsøgpå både ILL i Grenoble og PSI i Schweiz. Imidlertid ud-gør kombinationen af den relativt lave strålingsinten-sitet på de eksisterende neutronfaciliteter og de, des-værre, små prøvemængder, som forskerteamet kanfremskaffe, en flaskehals for forskerteamet. Her vilden meget store stråleintensitet på ESS både åbne opfor studier af en lang række af systemer, som kun kanfremskaffes i meget små volumener, og give mulighedfor langt mere præcise målinger af cellemembranensfunktion i forhold til medicinske molekyler – en vigtigforudsætning for at udvikle nye og forbedrede typer afmedicin.

Udvikling af nye energimaterialerEnergimaterialer er en bred gruppe af materialer, somkan omdanne eller oplagre forskellige energiformer –eksempelvis ved at omdanne varme til elektricitet. Deter bl.a. tilfældet for nogle energimaterialer, der søgerat udnytte spildvarmen i udstødningsgassen fra en for-brændingsmotor. En del af denne varme kan vha. af nyeog mere avancerede energimaterialer genindvindes ogomdannes direkte til elektrisk energi ved brug af ter-moelektriske materialer.Energiomdannelsen sker ved, at den ene ende af ener-gimaterialet placeres ved varmekilden – eksempelvisoverskudvarme i et udstødningsrør. Inde i energimate-rialet vil en række ”ladningsbærere” pga. varmen be-væge sig mod den kolde ende. Derved opstår der enspændingsforskel over materialet, som kan udnyt-tes. En gruppe nye og lovende termoelektriske mate-rialer, som har lave varmeledningsbidrag fra atomer-ne, er de såkaldte klatrasiler. Et forskerteam på AarhusUniversitet har arbejdet intensivt med at forstå, hvorforKonstruktionen af ESS vil åbne helt nye muligheder iforståelsen af energimaterialer. Det vil således blivemuligt at følge materialer under virkelige arbejdsbetin-gelser. Dette vil være specielt interessant for energilag-ringsmaterialer såsom batterier og hydrogenlagrings-medier, hvor op- og afladning vil kunne undersøgesdirekte. Brændselsceller og magnetiske materialer,som omdanner energi, vil også kunne undersøges un-der realistiske arbejdsbetingelser. Brændselscelleromdanner kemisk energi i brint til elektrisk strøm,mens magnetiske materialer i motorer omdanner elek-trisk strøm til mekanisk energi.varmeledningsevnen er så lav i klatrasiler. Brugen afneutronspredningsteknikker har været central i dettearbejde, hvor neutronens særlige egenskaber udnyttesDen øgede forståelse gennem neutronspredningseks-perimenter har muliggjort, at nye, forbedrede termo-elektriske materialer kan designes.

ESS - en saltvandsindsprøjtning for dansk erhvervslivvanskeligt at give en præcis vurdering af, hvor storedisse effekter er. Men en række analyser af eksister-ende forskningsfaciliteter i Europa kan give et billedeaf de økonomiske gevinster ved at huse store forskn-ingsfaciliteter.En af de mest tilbundsgående analyser af de direkteøkonomiske effekter ved at huse store forsknings-faciliteter er en ældre undersøgelse fra det engelskevidenskabsministerium. Analysen bygger på erfarin-turer: CERN, ILL, ESRF og JET (OST, 1993). Under-søgelsen konkluderer, at disse direkte økonomiskegevinster ved et værtskab beløber sig til mellem 40pct. og 70 pct. af faciliteternes årlige driftsbudget (setekstboks). Det er en betydeligt større gevinst endværtsnationernes årlige bidrag til faciliteterne, der lig-ger mellem 4 pct. og 32 pct.

4.2 Økonomiske perspektiver ved ESS iØresundsregionenMed en samlet konstruktionspris på 11 mia. kr. og etårligt driftsbudget på omkring 800 mio. kr. udgør ESSen betydelig investering, men Danmark bidrager kunmed 12,5% af omkostningerne. Det skyldes bl.a., at en-sieres af Danmark og Sverige alene, men også mod-tager bidrag fra de øvrige europæiske medlemslande.Jo større de øvrige medlemslandes bidrag er, jo størreer den økonomiske gevinst for værtsnationerne.Erfaringerne fra CERN, ILL, ESRF og JET (forsøgs-facilitet, Fusionsforskning i England) viser således, atder er meget betydelige gevinster ved at huse en storen meget stor andel af faciliteternes indkøb af varer ogtjenesteydelser værtslandenes virksomheder (se tekst-boks). På samme måde vil det store antal ESS-ansatte- hvad enten de er danske eller udenlandske – bidragetil økonomien i Øresundsregionen.På den måde er der en række økonomiske gevinster forDanmark og Øresundsregionen, som er direkte kny-ttet til driften af ESS-faciliteten. Det er selvfølgelig

4.3 ESS skaber innovationESS vil ikke alene have betydning for omsætningenhos regionens hoteller og øvrige virksomheder.Flere undersøgelser peger på, at der er en række megetkølvandet på en stor international forskningsfacilitet,og som i mange tilfælde overstiger de direkte effek-ter, der kan henføres til facilitetens drift og etablering.Det drejer sig typisk om effekter, der opstår i sam-spillet mellem faciliteten og det regionale erhvervsliv,og bl.a. resulterer i etableringen af nye højteknolo-giske virksomheder, styrket arbejdsmarked for højtud-dannede samt bedre muligheder for virksomhedernesF&U-aktiviteter.I både Danmark og Sverige har der været udarbej-det analyser, der belyser såvel de direkte som indi-rekte gevinster ved at huse ESS (se tekstboks s. 24).

Analyserne viser, at de samlede gevinster for de toværtslande overstiger de udgifter, der er forbundetmed værtskabet. Det skyldes ikke mindst de effekter,som ESS vil få for jobskabelsen og den erhvervsmæs-sige udvikling i både Danmark og Sverige.ESS skaber således en række enestående mulighederfor at udvikle Øresundsregionen til en førende viden-region. Det gælder ikke mindst på det bio- og materi-aleteknologiske område, hvor en række af de væsent-lige forudsætninger allerede er på plads. Regionenhuser således en række førende universiteter og etstort antal innovative medicinal- og bioteknologiskevirksomheder. Med ESS og MAX IV i Lund, XFELi Hamburg og Astrid II i Aarhus vil en række af ver-dens førende materiale- og biovidenskabelige forsk-ningsfaciliteter blive lokaliseret i bekvem afstand fradanske universiteter og virksomheder. Det vil styrkemulighederne for at tiltrække topforskere til regionenog gøre danske forskningsmiljøer til attraktive sam-arbejdspartnere for udenlandske forskningsmiljøer ogvirksomheder.

Fremtidens værktøj for dansk erhvervslivNår en forskningsfacilitet som ESS vil få så stor be-tydning for den erhvervsmæssige udvikling og innova-tion, så skyldes det i stort omfang, at kravene til dan-ske virksomheders tekniske og videnskabelige kom-petencer er under forandring. Inden for den seneste år-række har en vifte af videnskabelige landvindingergjort det muligt at styre og manipulere processer heltned på nanoniveau. Det betyder, at det er muligt at ud-vikle nye funktionelle materialer, der er mere robuste,holdbare og miljøvenlige end dem, vi kender i dag.På samme måde er det muligt at designe elektroniskekredsløb, der er så små, at de kan injiceres i menne-skekroppen, eller få behandlingsformer, der virker såpræcist, at det medicinske præparat først aktiveres, nårdet kommer frem til den syge del af kroppen.Det er en udvikling, som i høj grad også kommer tilat påvirke danske erhvervsvirksomheder. Derfor vilevnen til at designe og fremstille materialer, kom-ponenter og systemer helt ned i nanoskalaen blive

en stadigt mere central konkurrenceparameter for etstort antal virksomheder. Mange danske virksomhe-der vil derfor være afhængige af at kunne analysereog ”karakterisere” materialer og processer på etlangt mere detaljeret niveau, end det hidtil har værettilfældet. Og her kommer ESS til at spille en vigtigrolle. ESS bliver selvfølgelig ikke det eneste værk-tøj eller eksperimentelle teknik, som virksomhedernefår behov for. Men ESS vil blive en af de vigtigste ogmest avancerede faciliteter, når det gælder om at ana-lysere og ”karakterisere” hårde, bløde og biologiskematerialer.

havn udgør i den sammenhæng et helt centralt aktivfor danske virksomheder. Centret vil kunne bistå virk-somheder med at fortolke og analysere de eksperi-mentelle data. En proces, som ofte er meget kompli-ceret og stiller store krav til virksomhedernes kompe-tencer inden for neutronteknologien.Koncentrationen af et stort antal eksperter og øvede”neutronbrugere” i Øresundsregionen giver dermeddansk erhvervsliv en betydeligt lettere adgang tilESS-faciliteten, end det er tilfældet i andre lande.Forudsætningen vil i mange tilfælde være, at der op-bygges tætte samarbejdsrelationer mellem danskevirksomheder og de forskellige forskningsmiljøer iDanmark. Danske universiteter vil dermed fungeresom en slags formidlere af neutronteknologien tildansk erhvervsliv.Etableringen af synkrotronfaciliteten MAX IV i Lundudgør i den sammenhæng en ekstra fordel for region-ens virksomheder. Neutron- og synkrotronteknologienkomplementerer på mange måder hinanden. Mangeaf de virksomheder, som har behov for at gennem-føre eksperimenter på ESS, vil også have behov for atsupplere deres ”neutroneksperimenter” med andre an-alyseteknikker. Derfor vil samlokaliseringen af ESSog MAX IV udgøre et betydeligt aktiv for såvel danskforskning som dansk erhvervsliv.

Samspil og samarbejde om ESSMed en lokalisering i Øresundsregionen vil danskevirksomheder være bedre stillet end mange af deresudenlandske konkurrenter. Nærheden til ESS vil givedanske virksomheder en række fordele, som vil gøredet lettere at anvende ESS og også vil styrke virksom-hedernes adgang til den forskning, der gennemføres påfaciliteten. Det skyldes bl.a., at det bliver mindre bes-værligt og tidskrævende at gennemføre eksperiment-er på ESS sammenlignet med andre faciliteter i Europaeller USA.Enkelte store virksomheder vil selv være i stand tilat gennemføre deres eksperimenter på ESS. Neutron-spredning er imidlertid et komplekst analyseværktøj,der forudsætter kompetencer, som kun de største ogmest forskningstunge virksomheder kan forventes atat gennemføre deres eksperimenter i samarbejde meduniversitetsforskere. Erfaringerne fra andre store for-skningsfaciliteter peger således også på, at langt ho-vedparten af virksomhederne gennemfører deres eks-perimenter i samarbejde med universitetsforskere.Det har derfor stor betydning for dansk erhvervsliv,at der i den kommende årrække opbygges meget be-tydelige kompetencer på neutronspredningsområdet iog omkring Øresundsregionen. ESS DMSC i Køben-

Danske og svenske analyser afsamfundsøkonomiske perspektiver ved ESSDen danske analyse, som er udarbejdet af konsu-lentfirmaet Copenhagen Economics, sammenlignergevinsterne af et dansk ESS-værtskab med gevin-sterne af en alternativ investering i forskning og ud-vikling i Danmark. Copenhagen Economics peger ideres analyse på, at der er to markante forhold, somadskiller investeringen i ESS i Lund fra en almindeligdansk forskningsinvestering. For det første finansie-res en meget stor andel af etableringsomkostninger-ne af andre europæiske lande og er på den måde medtil at geare den danske investering i ESS. For det an-det bliver ESS placeret uden for Danmark, hvilket på-virker den såkaldte nærhedsfaktor, der beskriver be-tydningen af Danmarks nærhed til forskningen vedESS sammenlignet med et alternativt forskningspro-jekt. Vurderingen af, om ESS er en fordelagtig sam-fundsøkonomisk investering, afhænger derfor dels afstørrelsen af nærhedsfaktoren, dels af omfanget af denDen svenske analyse er udarbejdet af Lund BusinessSchool og søger at estimere det samlede samfunds-økonomiske afkast af en investering i ESS for det sven-ske samfund – herunder også de dynamiske effekteri form øget erhvervsudvikling og tiltrækning af virk-somheder fra udlandet. Undersøgelsen konkluderer, atESS i Øresundsregionen samlet vil generere en årlignettogevinst på 4,3 mia. SKK til det svenske samfund.Svarende til ca. 6.000 job (ITPS 2005).udenlandske gearing af en dansk ESS-investering. Tiltrods for at der er betydelige usikkerhedselementerforbundet med denne beregningsform, er det vurde-ringen i analysen, at de samlede danske gevinster vedESS i Øresundsregionen er betydeligt større, end hvisforskningsmidlerne anvendtes til et alternativt forsk-ningsprojekt i hovedstadsområdet.

de teknologiske kompetencer i dansk erhvervsliv. Detstiller selvfølgelig krav til danske virksomheders kom-petencer, men der er samtidig også en mulighed for atudvikle og opbygge nye kompetencer, som kan anven-des på andre markeder.Erfaringerne fra CERN viser eksempelvis, at en delleverandørvirksomheder benytter samarbejdet medCERN til at teste nye produkter eller udvikle nye tek-nologier og koncepter, som kan anvendes på andre for-retningsområder. Et lignende billede tegner sig for an-dre typer infrastruktur. F.x viser en nyere undersøgelseaf danske virksomheders kontrakter med det europæ-iske rumagentur (ESA), at samarbejderne har stor be-tydning for virksomhedernes viden- og teknologi-

opbygning og skaber øgede indtjeningsmulighederpå andre forretningsområder. Og for hver krone, endansk virksomhed får i kontrakter med ESA, øgesderes omsætning med 4,5 kroner.Erfaringen fra eksisterende forskningsfaciliteter iEuropa og USA viser endvidere, at der ofte opstår nyevidenbaserede virksomheder i tæt tilknytning til for-skningsfaciliteten - enten som højt specialiserede un-derleverandører til faciliteten eller som spin-off fraforskningsaktiviteter forbundet med infrastrukturen.Også i Danmark er der eksempler på højteknologiskespin-off virksomheder, som er opstået i tilknytningtil en dansk forskningsfacilitet. VirksomhederneDanfysik og JJ X-ray er således opstået i tilknytning tildanske forskningsfaciliteter og er i dag specialiseredeinden for produktion af udstyr til avancerede forsk-ningsfaciliteter (se tekstboks).Når det gælder ESS, vil der højst sandsynligt ogsåvære muligheder for at få etableret forskellige formerfor højteknologiske spin-off virksomheder. Og nær-heden til ESS åbner mulighed for, at nogle af dissehøjt specialiserede videnvirksomheder også kanetableres på den danske side af Øresund.

Højteknologisk virksomhed medafsæt i forskningsmiljø på RisøDen danske virksomhed Danfysik, derproducerer avancerede partikelaccele-ratorer, er et godt eksempel på betydnin-gen af avanceret forskningsinfrastruktur.Virksomheden blev etableret i 1960´erneog havde oprindelig en tæt tilknytning tilforskningscentret RISØ, hvor Danfysikvar involveret i udviklingen af en rækkeavancerede videnskabelige instrumenter- en viden, som bl.a. blev opbygget i tættilknytning til forskningsmiljøet ved dentidligere DR3-reaktor.Gennem årene har Danfysik været invol-veret udviklingen af en lang række forsk-ningsfaciliteter i hele verden. Det gælderikke mindst inden for udviklingen af syn-krotronstrålingsfaciliteter, hvor virksom-heden bl.a. har været ansvarlig for op-bygningen af faciliteter i bl.a. Australien,Canada og Tyskland. Ud over udvikling ogproduktion af avancerede acceleratorerog komponenter til forskningsverdenenhar Danfysik også været involveret i ud-viklingen af de såkaldte partikelterapi-anlæg, der er en ny metode til behand-ling af kræft, og som omfatter udviklin-gen af nye, avancerede partikelaccelera-torer. Denne aktivitet blev i 2009 udskilt ien selvstændig virksomhed.

5Synergi mellem dansk forskning, erhvervsliv og ESSESS skaber en lang række muligheder for at styrkeDanmark som vidensamfund. Men effekterne af ESSopstår imidlertid ikke af sig selv. ESS vil i stort om-fang kunne fungere, selv om dansk (og svensk) er-hvervsliv og forskning ikke bidrager til facilitetens ud-vikling og drift. Skal dansk forskning og erhvervslivhøste gevinsten af det dansk-svenske værtskab, er detvigtigt, at vi er parate til at anvende faciliteten, og atder bygges bro mellem danske forskningsmiljøer, virk-somheder og ESS.ges bro mellem ESS og det danske samfund. Danskforskning og danske universitetsmiljøer indtager iden sammenhæng en vigtig position, dels fordi der erbehov for at sikre et omfattende samarbejde mellemdansk forskning og ESS, dels for at danske univer-sitetsmiljøer kan agere som brobyggere mellem ESSog dansk erhvervsliv.En mulighed er at styrke brobygningen gennemsåkaldte shared positions, hvor forskere, der er ansatpå ESS, også får mulighed for at varetage en deltids-ansættelse på et dansk universitet. Det vil give ESS-forskerne en fast tilknytning til det akademiske miljøpå et universitet og vil samtidig åbne for, at danskeforskningsmiljøer vil få lettere adgang til state of themange forskellige modeller for et sådant samarbejdeog afhænger selvfølgelig af muligheder og behovhos såvel ESS som de involverede universiteter. Inogle situationer er det endda tilstrækkeligt, at ESS-forskerne er tilknyttet et universitet som adjungeretlektor eller professor uden undervisningsforpligtigelse.Der har allerede vist sig betydelig interesse for dennemodel blandt de første ESS-ansatte forskere. Derfor erdet vigtigt at sikre, at der skabes muligheder for dissetyper af delte stillinger.En anden metode til at udbygge brobygningen mel-lem ESS og dansk forskning er gennem uddannelseaf ph.d.- og kandidatstuderende. ESS vil løbendebeskæftige et større antal ph.d.-studerende, der skalbidrage til den fortsatte udvikling af facilitetensteknologi og de undersøgelsesmetoder, der benyttespå faciliteten. Selv om ESS betaler for disse ph.d.-studerende, skal de tilknyttes et universitet, der stårfor selve uddannelseselementet i ph.d.-forløbet. Oftevil det være praktisk at indskrive sig på et universiteti nærheden af faciliteten – eksempelvis et dansk uni-versitet. Det øger brobygningen mellem ESS og dansk

Parathed i danske forskningsmiljøerSelv om der går nogle år, før ESS-faciliteten står klar,er der behov for, at danske universiteter begynder atforberede sig. Neutronspredning bruges i dag af om-kring 130 danske forskere. Der er derfor behov for at-derende. Det tager tid at uddanne nye neutronbru-gere, og det tager tid at integrere nye analysemetodersom neutronspredning i etablerede forskningsområder.Derfor er det helt afgørende, at der igangsættes enbred uddannelsesindsats allerede nu, gående fra egent-lige ph.d.-programmer til afgrænsede kurser og uddan-nelsesforløb for både studerende og forskere.I den sammenhæng er det ikke mindst vigtigt at styrkeerhvervslivets viden og kompetencer på neutronområ-det. Det kan eventuelt ske gennem afgrænsede efter-uddannelsesforløb for virksomhedernes medarbejdereeller gennem den eksisterende erhvervs-ph.d.-ordning,der kan bruges til at uddanne forskere med speciale ineutron-, synkrotron- og røntgen-laserteknologier.

PartnerskaberErfaringerne fra neutronfaciliteterne i bl.a. USA ogGrenoble peger på, at etableringen af forskellige for-mer for partnerskaber mellem faciliteterne og de loka-le universiteter kan være en effektiv mulighed for atopbygge samarbejdsrelationer.Etableringen af ESS-partnerskaber kan være med til atsikre overførelse af forskning og teknologi fra ESS tilpartneruniversiteter i Øresundsregionen og vice versa.Partnerskaber kan f.eks. have form af et forsknings-center, der skal styrke et særligt forskningsområdes an-vendelse af ESS-faciliteten, eller som skal udvikle nyeeksperimentelle teknikker. Det har bl.a. været tilfældetmed det såkaldte ´Partnership for Structural Biology´,der blev etableret i Grenoble som et samarbejde mel-lem de tre internationale forskningssamarbejder, derbetydning for den stigende anvendelse af neutron- ogsynkrotronfaciliteter i den biovidenskabelige forsk-ning. Andre former for partnerskaber kan omfatte delaboratorie- og forsøgsfaciliteter, der bl.a. er nødven-dige for at klargøre forsøgsmateriale. Eksempelvis harder været peget på, at der er behov for at etablere etsåkaldt deutereringslaboratorium, der skal bruges til atforberede forsøgsmateriale. En mulighed kunne være,at universiteter i Øresundsregionen etablerede sådannelaboratoriefaciliteter i samarbejde med ESS og MAXIV. Det ville styrke universiteternes mulighed for atanvende ESS og samtidig sikre en god kontakt ogsamarbejde med de forskere, der besøger ESS.På e-science-området vil etableringen af ESS DMSCi København skabe en oplagt mulighed for at opbyg-ge tætte samarbejdsrelationer mellem ESS og dan-ske forskningsmiljøer. Med sine 60-65 ansatte bli-ver ESS DMSC et af de største e-science-miljøer i

Fokus på samspil mellem forskning ogerhvervEtablering af partnerskaber mellem ESS og erhvervs-livet medvirker til at sikre, at forskningsresultater medkommercielt potentiale overføres til videnbaseredevirksomheder, og at virksomhederne er i stand til at in-spirere forskningen på ESS. Danske universiteter ind-tager en nøgleposition, når det gælder at sikre dennødvendige brobygning og samspil. Erfaringerne fraeksisterende videnregioner viser således med stortydelighed, at de har været afhængige af en kombina-tion af stærke universitetsmiljøer og et dynamisk sam-arbejde mellem forskning og erhverv. Det er ogsåtilfældet med ESS. Hvis etableringen af ESS for alvorskal få betydning for den regionale og erhvervsmæs-sige udvikling i Øresundsregionen, er samarbejdetmellem danske virksomheder og universitetsmiljøerhelt afgørende.Mange virksomheder vil være afhængige af samspilletmed et universitet for at kunne benytte ESS. Det skyl-des naturligvis, at neutronspredning er en avancereteksperimentel teknik, som kræver specialkompetencer,som ikke alle virksomheder råder over. I mange tilfæl-de vil virksomhederne derfor skulle indgå i forskel-lige samarbejdsprojekter med universiteter. Gennemnetværk og konkrete samarbejdsprojekter får virksom-hederne mulighed for at ”tappe ind” i de danske uni-versitetsmiljøer og på den måde opbygge viden ognetværk på de forskningsfelter, der benytter neutron-

Center i Tennesee hjælper amerikanske virksomheder med materialeproblemerOak Ridge National Laboratory i USA er et amerikansk forskningslaboratorium, der huser forskellige store forsk-ningsinfrastrukturer, herunder den store neutronfacilitet SNS (Spallation Neutron Source) samt HFIR (High FluxIsotop Reactor) og en række af verdens største og mest avancerede computere. For at styrke erhvervslivets inno-vation på det materialeteknologiske område har laboratoriet i samarbejde med de statslige myndigheder etable-ret det såkaldte ´High Temperature Materials Laboratory´ (HTML), som skal hjælpe virksomheder med at undersø-ge og analysere ”hårde” materialer. Laboratoriet har adgang til neutronfaciliteten SNS og har derudover opbyggetet laboratorium med elektronmikroskoper og mindre laserapparatur, der også benyttes til undersøgelse af for-skellige materialeprøver.HTML fungerer som en slags serviceenhed for virksomheder med et konkret problem på det materialeteknolo-giske område. Hvert år hjælper laboratoriet op mod 40 amerikanske virksomheder med at undersøge og løseet konkret materialeteknologisk problem. Det kan eksempelvis dreje sig om virksomheder, som oplever, at be-stemte maskindele går i stykker under bestemte forhold. Laboratoriet hjælper med at undersøge problemet, her-under også design og gennemførelse af de forskellige eksperimenter samt analyse af forsøgsdata. Laboratoriethar adgang til en lang række avancerede analyseredskaber, som virksomheder ikke altid mestrer at betjene. Detgælder ikke mindst neutronfaciliteterne SNS og HFIR, hvor laboratoriet bl.a. hjælper virksomheder med at gen-nemføre ”stressanalyser” af forskellige materialeprøver. HTML udgør på den baggrund en unik støttefunktion foramerikanske virksomheder, der giver adgang til de vigtigste analysemetoder inden for materialekarakteristik ogneutronspredning.Partnerskab i Grenoble skal øge virksomheders anvendelse af regionens synkrotron- og neutronfaciliteter (GIANT)Grenoble i Frankrig huser en række af Europas og Frankrigs store forskningsinstitutioner og -faciliteter: Neutron-og synkrotronfaciliteterne ILL og ESRF, det franske atomenergiagentur (CEA) samt den franske sektorforsknings-institution (CNRS). De fire institutioner råder over nogle af verdens bedste og mest avancerede værktøjer inden foranalyse og ”karakteristik” af materialer og biologiske prøver. De fire institutioner har etableret et partnerskab, derstiller de forskellige analysefaciliteter til rådighed for private virksomheder. Målet er at gøre det lettere for virk-somheder at anvende den række af værktøjer og analyseteknologier, som findes i Grenoble.Partnerskabet har ansat forskere og teknikere med særlig viden om de forskellige karakteriseringsteknikker. Deskal hjælpe virksomheder, der har materialeteknologiske problemer, eller som har behov for at gennemføre avan-cerede analyser af hårde, bløde eller biologiske materialer.

Danske forskere og virksomheder skal væremed til bygge ESSI forbindelse med etableringen og den efterfølgendedrift af ESS vil der være mulighed for, at både dan-ske virksomheder og forskere kan bidrage med forsk-ning eller forskellige produkter og serviceydelser. Ogselv om en væsentlig del af ESS vil blive konstrueretmed in-kind bidrag fra de forskellige partnerlande, såer det forventningen, at både forskere og virksomhedervil få gode muligheder for at være med. Det forventessåledes, at mere end halvdelen af konstruktionsaktivi-teterne vil blive bragt i udbud, således at danske virk-somheder får mulighed for at byde på opgaverne.Hertil kommer, at ESS efter konstruktionsfasen har etårligt driftsbudget på omkring 800 mio. kr.

Danske forskere er med til at udvikle designfor ESS-skergruppers deltagelse i den såkaldte ESS DesignUpdate proces, som skal fastlægge det tekniske og vi-denskabelige design for ESS. Den danske deltagelsei dette udviklingsarbejde betyder, at vi kan sætte et-ing af ESS. Men den vil også sikre viden om ESS-projektet, der kan have stor betydning for danske for-skere og virksomheders muligheder for at bidrage tilden egentlig konstruktion af ESS.Der er samlet afsat 36 mio. kr. til den danske delta-gelse i ESS Design Update processen. De første ca. 28mio. kr. blev uddelt i februar 2011 til fem udviklings-projekter. Omkring halvdelen af midlerne anvendestil opstart og udvikling af ESS DMSC. Der er bl.a.afsat midler til opbygningen af en række computer-faciliteter, som er nødvendige for det indledende ud-viklingsarbejde. Der er ligeledes givet midler til, atdanske forskere skal stå for simulering og beregningeraf facilitetens 22 instrumenter. Endelig har en danskforskergruppe fået ansvaret for udviklingen af en delaf ESS´ accelerator. Det forventes, at de resterende 8mio. kr. bliver uddelt i løbet af efteråret 2011.

Hjælp til potentielle leverandørvirksomhederDer er allerede i dag enkelte virksomheder, somhar engageret sig i udviklingsarbejdet med ESS.Hovedparten af dansk erhvervsliv har imidlertid kunen meget begrænset viden om, hvordan og hvornårdet vil være muligt at kunne bidrage til opbygning ogdrift af ESS. Det vil derfor være væsentligt at øge dan-ske virksomheders viden og muligheder for at sælgeprodukter og serviceydelser til ESS. I den sammen-hæng er der etableret et ´Big Science sekretariat´ vedRisø-DTU, der sammen med Teknologisk Institut hartil opgave at hjælpe dansk erhvervsliv med at afsætteprodukter og serviceydelser til store internationale for-skningsfaciliteter – herunder også ESS. Sekretariatetskal have fokus på alle de forskningsfaciliteter, som

Litteraturliste(ADL 2004): The Economic impact of a large scale science facility in the Yorkshire and the Humberregion, Arthur D. Little, November 2004(Copenhagen Economics 2007): Copenhagen Economics: Samfundsøkonomisk analyse af ESS iLund, 2007(Druilhe 2000): Druilhe, Céline & Garnsey, Elizabeth: Emergence and growth of high-tech activityin Cambridge and Grenoble, Entrepreneurship & Regional Development, 12 (2000), 163-177(Hallonsten 2004): Hallonsten Olof, Benner, Mats & Holmberg, Gustav: Impacts of Large-ScaleResearch Facilities - A Socio-Economic AnalysisSchool of Economic and Management,Lund University, August 2004

n-type

Varmekilde

p-type

Kuldereservoir