Bilagor. Bilaga A Statusrapport MAX IV projektet. Bilaga B Skrivelser. Bilaga C Sammanfattning utvärderingar

Transkript

1 Bilagor Bilaga A Statusrapport MAX IV projektet Bilaga B Skrivelser Bilaga C Sammanfattning utvärderingar

2 Bilaga A 1. Statusrapport MAX IV-projektet 2. Accelerator design statusrapport 3. Strålrörplanering 4. Planering Byggnader a. Statusrapport b. Situationsplan c. Kapitalkostnad d. Hyresberäkning e. Utveckling av byggkostnadsindex 5. Beskrivning ekonomin

3 Statusrapport MAX IV (Maj 2008) Efter färdigställandet av den konceptuella designrapporten för MAX IV (CDR, Conceptual Design Report) har arbetet fortsatt med en mer detaljerad design. För att göra detta fullt ut krävs betydande resurser men ett antal steg har redan kunnat tas baserat på riktade anslag från Vetenskapsrådet. Vi har intensifierat planeringen av byggnaden, vi har utfört ytterligare studier av markförhållandena, vi har gått igenom den grundläggande acceleratordesignen, vi har byggt ett antal prototyper som bland annat testats i MAX-labs befintliga acceleratorer och vi har fortsatt planeringen av de olika experimentstationerna. Vi har också inlett flera internationella samarbeten med syfte att utveckla olika delar av designen. Det fortsatta designarbetet har lett till ett antal modifieringar och utvecklingar. Detta arbete har skett i nära samarbete med MAX-labs användare och andra potentiella användargrupperingar. Dessutom har arbetet följts upp av MAX-labs SAC (Science Advisory Committee). Utgångspunkten för designen av MAX IV är att en majoritet av forskarna inom området kommer att efterfråga röntgenstrålning från lagringsringar under överskådlig framtid. Vidare har vi konstaterat att det finns betydande behov av såväl mjuk (främst spektroskopi) som hård (främst strukturstudier) röntgenstrålning. Dessutom är det av stort intresse att skapa förutsättningar för studier med extremt korta röntgenpulser. Detta ledde till en ursprunglig design med två lagringsringar placerad ovanpå varandra, en vid 1.5 GeV inriktad mot mjuk röntgenstrålning och en vid 3 GeV inriktad mot hård röntgenstrålning. Vardera ringen har en omkrets av 280 m och har tolv celler som kan utnyttjas för upp till elva helt oberoende utrustningar. Som injektor används en linjäraccelerator (linac) som samtidigt utgör en källa för ultrakorta röntgenpulser. Den fortsatta planeringen visade att ett flertal spektroskopistrålrör som är inriktade mot den lite kortvågigare delen av det mjuka röntgenområdet skulle få bättre prestanda på 3 GeV ringen än på 1.5 GeV ringen. Kapacitetstaket för 3 GeV ringen gör det dock svårt att placera mer än två spektroskopistrålrör på denna ring. Med anledning av detta undersöktes möjligheterna att utöka antalet celler i 3 GeV ringen med bibehållen grunddesign. Analysen visade att designen även håller för 20 celler (19 helt oberoende strålrör) som ger en ring med omkrets 530 m. Förutom att denna lösning ger utrymme för fler strålrör på 3 GeV ringen förbättras prestanda ytterligare. Ringen får en emittans av endast 0.24 nmrad (nanometerradianer). Detta är nästan fyra gånger lägre än den ursprungliga designen och positionen som världens mest högbriljanta synkrotronljuskälla befästs än mer. Eftersom delar av spektroskopisamhället på detta sätt kan beredas plats på 3 GeV ringen fann vi då att den nuvarande MAX II ringen efter uppgradering till stora delar kunde ge samma prestanda som den föreslagna nya 1.5 GeV ringen för den resterande delen av mjukröntgenområdet. Endast holografi och mikroskopi inom det mer långvågiga mjukröntgenområdet får något sämre möjligheter. Dessa begränsningar uppvägs dock mer än väl av de förbättrade möjligheterna för övriga verksamheter. För hela hårdröntgenanvändningen ger den minskade emittansen enbart prestandahöjningar. Som en sammanfattning ser vi således att såväl mjukröntgen- som hårdröntgensamhällena får totalt sett bättre möjligheter genom den modifierade designen. I och med modifieringen av designen får MAX IV en klart mindre emittans än de enda två anläggningar med likartad målsättning som planeras eller byggs i världen, Petra III i Hamburg (1 nmrad) och NSLS II i Brookhaven (0.6-1 nmrad). Dessutom närmar sig nu prestanda den teoretiska gränsen för lagringsringar. MAX IV kommer således att befinna sig i världstopp under mycket lång tid. För att ta ytterligare större steg krävs nya, ännu ej existerande lösningar. När det gäller den modifierade designen ser vi att acceleratorkostnaden väsentligen är oförändrad. Ökningen jämfört med vad som angavs i samband med vår CDR motsvarar i stort sett indexuppräkningen. För strålrören innebär den nya designen en något annorlunda konfiguration. Även här motsvarar den totala kostnaden den tidigare beräkningen efter indexuppräkning. Däremot leder modifieringen till en större byggnad vilket ger en kostnadsökning. En del av denna fördyring kommer sig också av en ökning av byggindex på mer än 10% sedan den tidigare uppskattningen.

4 I vår sammanfattning av budgeten ges en lägre siffra för bygginvesteringen än i Appendix 3. Detta beror på att vi krympt byggnaden för SPF (Short Pulse Facility) anläggningen högst avsevärt genom att välja en annan teknisk lösning. Förändringen var så stor att vi redan nu reducerat beloppet i den sammanfattande tabellen. Även den beräknade driftskostnaden har stigit något. Den uppdaterade kostnaden är beräknad i 2008 års penningvärde i stället för som tidigare i 2006 års värde. Dessutom har den beräknade personalstyrkan förstärkts något vid vissa strålrör. Vidare hade vi tidigare ett antal stipendiater i budgeten. För dessa har det nu beräknats att de anställs istället. Nedan följer status för ett antal delar av projektet. Appendix 1 sammanfattar status för acceleratordesignen Appendix 2 beskriver läget för strålrörsplaneringen Appendix 3 innehåller en statusrapport för planeringen av byggnaden. Appendix 4 beskriver kortfattat ekonomin för projektet.

5 Appendix 1 Status report on the MAX IV accelerator plans, May 2008 Background The MAX IV plans have been presented in the Conceptual Design Report [1]. The scientific case has been further elaborated during workshops at the MAX-lab User meeting 2007 [2] and more detailed discussions have added additional information. One conclusion to be drawn from these is that the pressure for beamlines on the 3 GeV ring is higher than originally anticipated, most of the 11 straight sections available in the 3 GeV ring were booked up at an early stage. Some beamlines, giving higher performance at the 3 GeV ring, were transferred to the 1.5 GeV ring due to this pile up. Meanwhile, a study was carried out during the fall of 2007 to investigate the flexibility of the proposed MAX IV ring lattice and to find out the boundaries for how many achromats that could be used with the MAX IV achromat design [3]. The result of this study showed that a stable ring could be designed with up to more than 20 achromats. One important feature of this flexibility is that the electron beam emittance decreases with increasing achromat number to the third power. A boundary condition for increasing the 3 GeV ring size to house additional beamlines and to increase the brilliance is that the total project is cost-neutral since the funding discussions for the MAX IV facility is underway. The design issues were presented to the MAX-lab Scientific Advisory Committee (SAC) in early The conclusions from this SAC meeting are condensed below: The 20 achromat 3 GeV MAX IV ring can deliver an unprecedented brilliance. This ring will match the demand on X-ray beamlines. An upgraded version of the MAX II ring could be used as the VUV ring. The 3 GeV ring The parameters for the two 3 GeV ring versions are given below: Nr of achromats Operating energy (GeV) 3 3 Hor emittance (nm rad) Vert emittance (nm rad) Circumference (m) Circ current (ma) RF (MHz) Bunch length (m) Injection Top-up Top-up Current variation (%) 1 1 Injection interval (min) 4 >60 Nr of straight sections for IDs Length of straight sections (m) 4.6 5

6 Hor beam size in SS (RMS, µm) Vert beam size in SS (RMS, µm) Hor dynamic aperture (mm) -15/18-15/18 Vert dynamic aperture (mm) -10/10-8/8 Energy acceptance (%) >5 >5 The most striking feature of the 20 achromat version is the small horizontal emittance of 0.24 nm rad. The MAX IV facility MAX III SPF 3 GeV LINAC 250 m long MAX II 3 GeV Ring ε=0.24 nm rad I circ =0.5 A 20* 5 m straight sections O=530 m FEL Phase 2 Fig. 1. The MAX IV accelerators. Three storage rings are used to cover a broad spectral range. The 3 GeV ring delivers an unprecedented high brilliance. The Short Pulse Facility (SPF) will deliver very short (100 fs) and intense X-ray pulses. Emittance The horizontal emittance of the 20 achromat version, without Insertion Devices (IDs) is 0.32 nm rad. The IDs planned for this ring, will however work as damping items, reducing the low-current emittance to 0.18 nm rad. The coupling is adjusted to yield diffraction limited undulator radiation at 12 kev photon energy. This implies that the Intra-Beam Scattering (IBS) effect becomes pronounced at higher currents. One motivation for the introduction of Landau cavities, which decrease the electron density, is to decrease the IBS effect. The resulting emittance at the specified current is then increased to 0.24 nm rad due to the IBS effect. The vertical emittance should be tuned to an optimum value given by electron beam life-time considerations and brilliance. This control is described in [2].

7 Dynamic Aperture and Energy Acceptance The Dynamic Aperture (DA) and Energy Acceptance (EA) are generally the factors defining the minimum emittance. As the number of focusing cells (achromats) is increased, the sextupole magnet strengths have to be increased to adjust the chromaticity to positive values. These strong sextupoles will then limit the DA and EA. Small vacuum chambers bores (introduced primarily to make it possible to use small gap undulators) will generally force us to increase the chromaticity to large values, which decreases DA and EA. The reasons why we can achieve very small emittances with the MAX IV type achromats are the following: The long bunches will not induce a broad power spectrum for the transverse (resistive wall) instabilities. There is thus no need to go to high positive chromaticities. The DA needed is small. This is due to the small dispersion functions and the thin injection septum. The sextupole distribution introduced gives very small oscillation amplitude dependent tuneshifts. The large energy acceptance is due to: Small dispersion functions. This will restrict the oscillation amplitude induced by Touschek events. The sextupole distribution yields a very linear tune-shift dependence on energy deviation. Status of the Detailed Design Report A Detailed Design Report (DDR) has been funded by the Swedish Research Council. A preliminary version of this DDR will be delivered during the fall this year. The status of this work is presented below. The contents of the DDR will cover a penetration of the scientific case, beamline design, the design of the building, detailed investigations of the accelerators and the construction of strategic prototypes. Much work on the scientific case was carried out already in connection with the Conceptual Design Report [1]. Further work is underway to specify in more detail the beamline construction, timeplanning and demands on the building. The design of the building is underway. As seen from the time-plan, this work is vital to keep to the mile-stones. Another important aspect is that a relatively detailed design is necessary to be able to take all other steps needed for planning the construction of the building. This has to be made at the earliest possible stage to avoid later delays. Architects from the company SWECO have been engaged to translate our demands into building specifications. For the accelerators, the following points are penetrated more in detail: Linac injector: A study for the unique high-quality modulators (the company SCANDINOVA, Uppsala is the only one able to deliver this equipment) was already carried out during the CDR work. The quality of the modulators (these modulators are the most expensive part of the injector linac), is of highest importance for the short pulse production. Further detailed studies are carried out to study the stability of the modulators. For the bunch compression scheme electron beam optics is studied in more detail

8 Instability issues, related to the very short electron bunches for SPF, are investigated. The lay-out for the SPF is being defined. This design must be known during early fall, since the dimensions of the SPF experimental hall must be specified at that time. A new electron gun technology, based on the SCSS (Spring 8, Japan) design, is being investigated. All vital parts have been ordered and we hope to characterize this gun during early fall. This gun could eventually be used as the electron source for the linac. 3 GeV Storage ring: Due to the very small beam size, the impact of vibrations must be handled in order not to dilute the electron beam. A vibration survey of the site has been carried out and nonamplifying suspension of the magnet items has been designed. Two different kinds of prototypes (magnets+ suspension) are now being constructed for further evaluation. Experts from DESY, Germany, will carry out complementary vibration measurements of the site and the prototype magnets. The magnet properties of the MAX III ring has been evaluated and a report on this has just been submitted for publication. A magnet design is currently carried out for the 3 GeV ring. A Cu prototype for the NEG-coated dipole vacuum chambers, anticipated for the 3 GeV ring, has been constructed and mounted in the MAX II ring and is presently being evaluated. Another vacuum chamber, made of Al, will also be tried out on the MAX II ring. Studies on Dynamic Aperture and Energy Acceptance of the 3 GeV ring is underway. A Low Level RF control system prototype has been developed and tested in the MAX II ring. The necessity of introducing circulators in the RF system is being investigated. Three circulators are ordered and will be used in the MAX II ring. The architecture of the computer control system is being defined. Cooperation is intensified with the Swiss Light Source and the Brookhaven National Laboratory for detailed beam dynamic calculations. The work described above needs manpower. Consultants from industry are engaged and PhD positions have been created to cover this need. The PhD positions is a way to gear up for the construction phase since the accelerator physicists needed are rare globally and the only way to get them is to bring them up, which takes time. However, there will be 8 PhDs in accelerator physics next spring at MAX-lab, which is a high number, even compared too much larger projects. Looking in a longer perspective, building up these human resources in accelerator physics, could also be an asset for the planned ESS-S project. The following work on the DDR remains: A prototype for the RF stations. Injection septa and kickers. Further vacuum system design. Control system development. Timing and synchronisation for the SPF. Producing the document.

9 VUV-ring To keep the project cost neutral for this upgrade of the 3 GeV ring, we plan to use an relocated and upgraded MAX II ring as the VUV-ring instead of building the 1.5 GeV suggested in the CDR. The following reasons favour this solution: The pressure for beamlines is considerably lower on this ring. The performance of the present MAX II ring can be raised considerably, both regarding brilliance and photon flux (due to the top-up operation). Most beamlines planned for the VUV-ring will benefit from the increased brilliance and photon flux of an upgraded MAX II ring but will not demand the very high brilliance of the 1.5 GeV ring suggested in the CDR. A few of the most demanding soft X-ray beamlines also perform better when they can be accommodated on the 3 GeV ring. It should however not be denied that a few beamlines will suffer of being placed on the upgraded MAX II ring. This especially true for imaging beamlines, since the horisontal beam size will be larger. The vertical beam size will however stay the same. Top-up injection will be used which reduces the need of a very long beam life-time and a smaller vertical beam can be tolerated. For most soft X-ray spectroscopy beamlines it is the vertical size that is important for the resolution. Costs The cost for the MAX IV accelerators are summarized in a separate document. The additional cost for the expanded 3 GeV ring is included, as well as the cost for the relocation of the MAX II (including an upgrade) and MAX III rings. The cost is adjusted for index as compared to our previous cost estimate and given in 2008 prices. Some further adjustments have been made as more information has become available. References: [1] [2] [3] M. Eriksson, et al., Nucl. Instr. and Meth. A 587, 221, 2008.

10 Appendix 2 En första uppdatering av strålrörsplanerna har gjorts efter det att CDR rapporten presentades. Förändringarna baseras till stor del på information som kom fram vid MAX-labs senaste användarmöte (oktober 2007). Dessa planer kommer att diskuteras vidare vid det kommande användarmötet i oktober Därefter kommer den detaljerade tekniska designen av ett flertal strålrör att påbörjas. I detta appendix beskrivs kortfattat de strålrör som planeras vid MAX IV 3 GeV ringen. Flertalet av dessa är näst intill identiska med de strålrör som beskrevs mer ingående i CDR rapporten. Förutom detta är planen att samtliga mjukröntgenstrålrör vid MAX II och samtliga IR och VUV strålrör vid MAX III skall flyttas med till den nya anläggningen. Detta innebär att ytterligare åtta strålrör kommer att finnas vid den nya anläggningen vilka täcker in det mer långvågiga spektralområdet. Ett antal av dessa består dessutom av flera grenstrålrör. De flyttade strålrören är: MAX III: IR mikroskopi Högupplösande IR spektroskopi Högupplösande elektronspektroskopi på fasta material och gaser (NIM med EPU) Vinkelupplöst fotoemission (Undulator) MAX II: Ytspektroskopi och fotoelektronmikroskopi (PEEM) (undulator) Studier av atomer, molekyler, kluster, vätskor och fasta material (icke UHV) (undulator) Elektronspektroskopi och RIXS (undulator, ev. EPU) Ytspektroskopi och magnetiska mätningar MAX IV 3 GeV Vid 3 GeV ringen planeras nio nya strålrör i Fas 1. Dessutom flyttas ett strålrör utan modifieringar från MAX II till 3 GeV ringen. Detta sker i samband med flytten av MAX II. Ytterligare ett strålrör på 3 GeV ringen baseras till stor del på ett existerande strålrör på MAX II. Detta flyttas innan MAX II ringen flyttas. Totalt ger detta följande uppsättning strålrör vid 3 GeV ringen inom ramen för fas 1: Nanofokusering: Mikroskopi och Spektroskopi (NANO-1) Nanofokusstrålröret NANO-1 kommer att vara ett av de första nanofokuserade strålrören på MAX IV. Målet är att producera en röntgenstråle fokuserad ned till 10 nanometer inom energiområdet 5-40 kev. Strålröret kommer att optimeras för mikroskopi och spektroskopi. Tillämpningarna kommer att täcka studier ned till nanometerskalan inom många fält såsom inneslutningar i material, enskilda biologiska celler, korn och korngränser, nukleation och nanostrukturer. Möjligheten att svepa över hela det breda energibandet kommer att möjliggöra spårelementanalys. Den höga briljansen kan användas för tidsupplösta studier ned till mättider av några millisekunder.

11 Nanofokusering: Diffraktion och Avbildning (NANO-2) Nanofokusstrålröret NANO-2 kommer att vara ett av de första nanofokuserade strålrören på MAX IV. Målet är att producera en röntgenstråle fokuserad ned till 10 nanometer inom energiområdet 5-40 kev. Strålröret kommer att optimeras för diffraktion och avbildning. Tillämpningarna kommer att täcka studier ned till nanometerskalan inom många fält såsom inneslutningar i material, fasgränser, korn och korngränser, nukleation och tillväxt av nanostrukturer. Den höga briljansen kan användas för tidsupplösta studier ned till mättider av några millisekunder. Strålrörets optik kommer att vara modulär för att erbjuda varierande grad av fokusering. Makromolekulär Kristallografi: Hög effektivitet och Fasning (MX-1) MX-1 är ett av de två föreslagna strålrören för makromolekylär kristallografi vid MAX IV. Strålröret kommer att fungera inom våglängdsområdet Å och kommer att vara optimerat för strukturbestämningar med anomal fasning (MAD). Strålröret kommer att optimeras för hög effektivitet genom automatisering av provhantering och hög briljans. Möjligheten att undersöka ett stort antal potentiella kristaller s.k. screening bedöms som viktig för den framtida forskningen inom fältet. Kompletterande tekniker som UV/synlig spektroskopi och eventuellt också EXAFS kommer att vara tillgängliga för att spektroskopiskt karaktärisera molekylerna och för att följa olika reaktioner. Fokuseringen kommer att vara moderat och anpassad till de storlekar där man kommer att finna den stora andelen kristaller. Makromolekulär Kristallografi: Mikrofokusering (MX-2) Detta strålrör är det andra strålröret för makromolekylär kristallografi vid MAX IV. Strålröret kommer att fokuseras för mycket små kristaller ned till 10 mikrometer eller mindre och användas för studier av små kristaller och/eller kristaller med mycket stor enhetscell som virus eller makromolekylära komplex. Strålröret kommer att ha ett snävare våglängdsområde än MX-1 ( Å) men möjligheten till fasningexperiment kommer att bibehållas. Huvudvikten vid konstruktionen av detta strålrör kommer att ligga på att få maximal stabilitet och flexibla injusteringsrutiner. Lågvinkelspridning SAXS SAXS-strålröret konstrueras för att mäta elastiskt spridda röntgenstrålar upp till ungefär 30 kev vid mycket låga spridningsvinklar, typiskt under 1 grad. Denna metod erbjuder möjligheter att erhålla strukturell information från strukturer i storleksordningen nm. Metoden kan ge information om form och molekylarrangemang och är intressant för prover som normalt ej är kristallina som polymerer, glas, fibrer och biomolekylära föreningar. Spridningen är ofta mycket svag och den låga emittansen vid MAX IV ger möjligheter att konstruera ett strålrör med mycket gott signal- till brusförhållande. Materialvetenskap MAX IV ringen inkluderar två sk wigglers. Dessa insättningselement ger mycket högenergetisk strålning upp till ca 100keV. Denna strålning kan användas för att penetrera olika typer av provkammare vilket möjliggör mätningar vid höga tryck, vid höga temperaturer, i kemiska reaktorer, etc. Materialstrålröret föreslås byggas vid en wiggler och koncentreras till pulverdiffraktion, enkristalldiffraktometri och in-situ studier i reaktionskärl för många experiment inom materialvetenskapen. Strålningen från

12 en wiggler har en mycket jämn intensitetsfördelning som funktion av våglängd och strålröret är därmed mycket lämpat för EXAFS upp till urans absorptionskant. Den höga energin är också väl lämpad för tomografiska avbildningar (keramer, metaller och kompositer). Mikrofokus röntgenspektroskopi Detta strålrör är avsett för högupplöst spektroskopi i energiområdet 2 30 kev med en röntgenstråle fokuserad för en lateral upplösning på 1.5 * 0.2 μm 2. Tekniker som inelastisk (resonant) röntgenspridning (IXS, RIXS), röntgenemission/fluorescens (XES, XRF), röntgenabsorption (XAS), Raman spridning (XRS) etc är tänkta att användas för att studera lokal elektron- och spinnstruktur i material. Kombinationen mikrofokus XAS och XRF ger unika möjligheter att analysera förekomsten och distributionen av låga (sub-ppm) koncentrationer av ämnen i ett prov. Tillämpningarna ligger främst inom bio-, material- och miljövetenskaperna. Bulk-EXAFS Detta strålrör baseras på nuvarande strålrör I811 på MAX II som flyttas till en wiggler på en av de korta (1 m) raksträckorna på 3 GeV ringen. Med viss uppgradering, bl.a. en ny monokromator, kommer det att kunna täcka energiområdet 2.4 till 50 kev och därmed bli en utmärkt källa för bulk-exafs experiment på såväl lätta grundämnen (t.ex. svavel) som tungmetaller. Strålröret är i första hand tänkt att användas för strukturbestämning (EXAFS) och kemisk analys (XANES) på prover som inte kräver en mycket välfokuserad fotonstråle, vilket täcks av andra strålrör. Extremt högupplösande spektroskopi Detta strålrör är tänkt att leverera intensiv mjukröntgenstrålning med varierbar polarisation i energiområdet ev, där den låga emittansen hos MAX IV kommer att ge många nya möjligheter i tillämpad och grundläggande forskning, nanovetenskap, materialvetenskap och liknande discipliner. Strålröret har två grenar inriktade mot resonant inelastisk röntgenspridning (RIXS) och mot fotoelektronspektroskopi med extremt hög energiupplösning för K-kanterna hos elementen på första raden i periodiska systemet; för L-kanterna hos 3d-övergångsmetallerna; för M-kanterna hos lantaniderna; och för N-kanterna hos aktiniderna. Strålröret kommer att ha en mycket högupplösande monokromator (10 mev vid hν=500 ev), och återfokuserande optik som ger en röntgenfläck av storleksordningen 1x1 μm 2. RIXS är en bulkkänslig metod med ett mycket brett spektrum av tillämpningar; tänkta forskningsområden inkluderar atom- och molekylfysik, vätskor och lösningar, korrelerade material, aktinidkemi och studier av nanostrukturer. Fotoelektronspektroskopi är en av de främsta metoderna för att studera materials elektronstruktur. Kombinationen mycket hög energiupplösning och relativt hög fotonenergi är mycket intressant för att studera elektronstrukturen hos olika typer av komplexa system. Mjukröntgenspektroskopi för ytreaktioner, kluster, vätskor och gaser Detta strålrör kommer att ha två grenstrålrör. Det ena är inriktat mot såväl studiet av atomärt rena och väldefinierade ytor som mot studiet av ytor i närvaro av olika reaktionsgaser. Möjligheten att följa kemiska reaktioner på ytor har stor betydelse för förståelsen av olika katalytiska processer. Denna spektroskopistation byggs för närvarande

13 upp på MAX II och den kommer att flyttas till detta strålrör. Det andra grenstrålröret är inriktat mot studier av prover i gasfas (atomer, molekyler och fria kluster), och smutsiga prover (utgasande fasta prover, vätskor och lösningar). Det kommer att optimeras för mycket hög energiupplösning, men även för att ge ett högt fotonflöde för experiment med låga provdensiteter. Strålrörets energiområde kommer att vara ev, och en elliptiskt polariserande undulator kommer att användas som källa. Tyngdpunkten kommer att ligga på fotoelektronspektroskopiska studier, med möjligheter till spinnupplösning hos detektorn, och med möjlighet till tvåfärgsexperiment med kombination av laserstrålning. Användargrupper kommer också att kunna montera egna experiment vid strålröret, exempelvis för elektron-jon-koincidensspektroskopi eller röntgeninducerad fluorescens. Spektromikroskopi och spektroskopi på ytor Magnetiska studier 3 GeV Linac Detta strålrör kommer att leverera mjukröntgenstrålning med varierbar polarisation för spektromikroskopi och spektroskopi på ytor och magnetiska system. En undulator för variabel polarisation kommer att användas, och det tänkta energiområdet är ev. Strålröret kommer att bygga vidare på magnetismstrålröret I1011 vid MAX II. I och med att det flyttas till den nya 3 GeV ringen blir det möjligt att täcka 3d-elementens L-kanter och lantanidernas M-kanter med insättningselementets grundton. De spektromikroskopiska studierna kommer att utföras med hjälp av röntgenbaserad fotoelektronmikroskopi (XPEEM) vid ett separat grenstrålrör. Vid linjäracceleratorn planeras följande strålrör inom Fas 1 av strålrörsuppbyggnaden: Ultrasnabba röntgenexperiment, SPF Linjäracceleratorn som skall användas för injektion till de tre lagringsringarna erbjuder en möjlighet att åstadkomma mycket korta elektronpulser som efter passage i en undulator/wiggler eller böjmagnet ger upphov till röntgenstrålning med en pulslängd ned till ca 100 fs. Strålningen är inte koherent (dvs det är inte en frielektronlaser, FEL) men tidsstrukturen ger möjlighet till en mängd intressanta dynamiska studier på tidsskalan femtosekunder. Detta strålrör utnyttjar en undulator för en monokromatisk röntgenstråle att utnyttjas för tidsupplösta diffraktionsstudier. Efter undulatorn böjs elektronstrålen av med dipolmagneter till en stråldump. Dipolmagneterna avger ett kontinuerligt röntgenspektrum med samma korta tidsstruktur och dessa är planerade att användas för två experimentstationer: Strålrör D611 (flyttad från MAX II) för, bl.a., tidsupplöst diffraktion och möjligen ett EXAFS strålrör för tidsupplösta mätningar på t.ex. kemiska reaktioner.

14 RAPPORT Vetenskapsrådet Rektorsämbetet Projektdirektör Lars Lavesson Max IV, statusrapport plan- och byggfrågor, maj 2008 Bakgrund Nedan redogöres kortfattat för aktuell status avseende genomförda, pågående och planerade aktiviteter inom områdena mark, planarbete samt byggnadsplanering för nybyggnad av synkrotronljusforskningsanläggningen MAX IV. Tidigare aktiviteter Med utgångspunkt från anläggningens tänkta, tekniska layout upprättades år 2001 ett preliminärt byggnadskoncept. Olika lokaliseringsalternativ prövades i utredningar daterade och En lokalisering av anläggningen till området mellan Odarslövsvägen och väg E 22 invid Brunnshögs industrioch forskningsområde, beläget i den nordöstra delen av Lund, förordades. Olika utredningar avseende grundläggningsförhållanden, massplanering, markens bärighet och vibrationskänslighet etc har sedan genomförts för att närmare klarlägga det valda områdets förutsättningar. Ett preliminärt förslag till markdisposition där också anläggningens läge fastlades utarbetades. På begäran av Lunds universitet beslutade byggnadsnämnden i Lund, , att ge stadsbyggnadskontoret i uppdrag att upprätta en detaljplan för det aktuella området (del av Östra Torn 29:1 mfl). Program till detaljplan, upprättat , har varit föremål för samråd. Inkomna synpunkter har sammanställts och kommenterats i samrådsredogörelsen daterad Byggnadsnämnden har därefter beslutat om upprättande av ett preliminärt förslag till detaljplan. En ny teknisk layout för MAX IV-anläggningen presenterades under år 2007 vilket innebar delvis nya förutsättningar också för planarbetet. I avvaktan på att det nya förslaget konkretiserats vidare genom förstudier av byggnader, markdisposition mm har detaljplanearbetet fram till våren 2008 i huvudsak varit vilande. Postadress: Box 117, Lund, Besöksadress: Stora Algatan 4, Telefon dir: , Mobil: , växel , Telefax: , E-post: Lars.lavesson@rektor.lu.se

15 Det aktuella planarbetet Förstudie Lunds universitet har, att verka som stöd i planprocessen, av konsulten beställt en förnyad förstudie baserad på de delvis nya förutsättningarna, detta arbete pågår. 2 Den nya layouten på Max IV-anläggningen, med bara en lagringsring men en avsevärt mycket större sådan, medför att hallbyggnaden innehållande ringen ökat avsevärt i yta men också att kompletterande anläggningsbyggnader kunnat knytas närmare hallbyggnaden. I den nya utformningen har också anläggningen vridits 180 grader huvudsakligen för att minska risken för konflikter med den korsande allmänna vägen i tomtens södra del. Den ändrade designen och hallbyggnadens ökade storlek har inneburit att byggnadens placering inom området och i höjd på nytt studerats med hänsyn till miljömässiga, ekonomiska, topografiska och geologiska förutsättningar. Alternativa lägen har studerats översiktligt, universitetet och kommunen gör dock den gemensamma bedömningen att det tidigare fastlagda läget, på den lokalt högsta punkten, bör behållas för hallbyggnaden. Detta medför att frågan om ändrad förläggning alternativt ändrat utförande av den i södra delen av tomten befintliga vägen åter blir aktuell. I syfte att minska riskerna för konflikter och störningar genererade av vägens korsning med linjäracceleratorn, har det beslutats att i stället för som hittills planera för en förläggning av markvägens korsning med väg E22 i en tunnel under mark pröva förutsättningarna för en bro med sträckning över både motorvägen och den aktuella, södra delen av linjäracceleratorn. Detta förutsätter dock en fördjupad geoteknisk studie av området för att erhålla en bättre bedömning av riskerna för bland annat sättningar och vibrationsstörningar. Principen är här att välja den tekniska lösning för vägens förläggning som ger de sammantaget bästa förutsättningarna för forskningsanläggningen. En dispositionsplan, med en preliminär avgränsning av anläggningen, är under utarbetande. Dispositionsplanen redovisar anläggningens utformning i stort, som byggnadernas placering, internt trafiksystem, parkeringsområden, grönstruktur och fördröjningsdammar för dagvatten. En särskild utredning genomförs för att rätt kunna lokalisera och dimensionera dammarna för det lokala omhändertagande av dagvattnet inom området.

16 Max IV-projektet avses ha en tydlig miljöprofil där all eller i alla fall huvuddelen av elen kommer från förnybara energikällor som vindkraft och/eller bioenergi och där dagvattnet tas om hand lokalt. I energipaketet för anläggningen kommer utöver den miljövänliga energiproduktionen också ingå processkylning med fjärrkyla och en mycket hög återvinningsgrad av överskottsvärmen, främst till det lokala fjärrvärmenätet. Förhandlingar om elleveranser respektive kyla och återförsäljning av överskottsvärmen pågår med lokala aktörer. 3 Anläggningens ianspråktagna tomtareal definieras av de befintliga vägarnas läge och linjäracceleratorns längd. Stora delar av tomten kommer därför inte inom överskådlig framtid att ianspråktas av byggnader. Stora delar av tomten kommer därför även fortsättningsvis kunna användas för jordbruksändamål vilket kommer att ge minskande skötselkostnaderna för marken men också en mindre inkomst. Landskapsanpassning och gestaltningen av den omgivande marken kommer att redovisas i dispositionsplanen genom planer, sektioner och snitt. Anläggningen kommer också att visualiseras genom upprättande av en digital 3D-modell. Förstudien som den beskrivs ovan bedöms vara slutförd under juni Lokaliseringsprövning enligt PBL Kommunen är genom byggnadsnämnden ansvarig för lokaliseringsprövningen enligt plan och bygglagen (PBL). Syftet med planprövningen är att klarlägga om den föreslagna markanvändningen är lämplig för den aktuella platsen samt att reglera utformningen av bebyggelsemiljön. Planprocessens uppdelas i följande skeden; programskede samrådsskede utställningsskede och antagandeskede Programskedet för MAX IV har tidigare genomförts. De modifieringar som projektet sedan dess genomgått påverkar inte planarbetet i denna del. Efter det att förstudien för MAX IV är klar i juni 2008 startas detaljplanearbetet åter upp och ett reviderat, preliminärt detaljplaneförslag upprättas. Efter samråd och senare utställning förväntas detaljplanen kunna antas av kommunfullmäktige under juni månad 2009.

17 Planen kommer då tidigast vara lagakraftvunnen i början på hösten 2009 vilket också blir första möjliga tidpunkt för igångsättning av arbeten på tomten. 4 Samråd och kontakter med de få sakägarna inom planområdet ger inte indikationer på att planprövningen skulle stöta på några svårare hinder. I det fall vägfrågan löses med en ny bro över motorvägen kommer lämpligheten av denna att prövas genom upprättande av en separat detaljplan för området på motsatta sidan av väg E22 och som ansluter till detaljplanen för MAX IV. Marken vid det eventuella brofästet ägs i sin helhet av kommunen, således medför utförandet inga ur plansynpunkt okända faktorer. Markägoförhållanden Max IV lokaliseras huvudsakligen till del av fastigheten Östra Torn 29:1 som ägs av Domkyrkan och till en mindre del till fastigheten Norra Fäladen 27:2 (1) tillhörig Lunds kommun. Arbetet att huvudsakligen via markbyten förvärva marken pågår sedan något år i regi av Lunds kommuns exploateringskontor. Huvudförslaget är att marken även efter anläggningens tillblivelse skall tillhöra Lunds kommun men upplåtas för verksamheten med tomträtt, alternativt kan om det ur någon synpunkt skulle bli förmånligare för verksamheten äganderätt komma ifråga. Utformning av anläggningen Förstudie Konsulten har tillsammans med MAX-lab genomfört en behovsanalys som kompletterats med en initial riskanalys. Fortsatt har dessa kompletterats med lokalprogrammering och en första konceptuell design av anläggningen som bilades den konceptuella rapporten till vetenskapsrådet under våren Under senare delen av år 2007 förändrades den vetenskapliga processen och utifrån de nya förutsättningarna skapades en delvis ny anläggning. Dessa ändringar omfattar förutom ändringen till en större lagringsring, inkorporerande av kontor och verkstäder i huvudbyggnaden samt en del mindre förändringar. Under våren 2008 genomfördes en seminarieserie med workshops med MAX-lab för att fastställa lokalbehovet för den reviderade anläggningen. Som ett resultat av detta arbete har en ny konceptuell design, omfattande byggnader och mark utvecklats. Denna kommer att utgöra underlag i det fortsatta arbetet.

18 5 Det fortsatta arbetet En vidare bearbetning av förslaget med inriktning på utbyggnad i etapper är önskvärd. Bedömningen är att anläggningen inledningsvis huvudsakligen kommer att begränsas till anläggningar under mark och själva hallbyggnaden. Tillkommande byggnader utvecklas efter hand i takt med att behov uppstår. Hallbyggnaden utformas i generella zoner med hög grad av flexibilitet där utrymmena inom respektive zon kan disponeras relativt fritt för olika funktioner under uppbyggnadsperioden och framgent. För kommande detaljprojektering förutsättes dock i programskedet inriktning mot en fullt utbyggd anläggning för att säkerställa dimensionering av övergripande försörjningssystem. Kostnadsbedömning En första grov kostnadsbedömning avseende anläggningen i det reviderade utförandet föreligger, bilaga 1. Bedömningen som är utförd av en konsult är gjord i kostnadsläge och pekar, med de förutsättningar som anges i materialet, på en byggprojektkostnad om ca miljoner kronor. Beroende främst på det preliminära underlaget bedöms dock osäkerhetsfaktorn vara så stor som +-15 %. Hyresuppskattning Baserat på kostnadsbedömningen för bygg- och anläggningsdelen av projektet har en grov uppskattning om storleksordningen av en tänkt hyra gjorts, bilaga 2. Uppskattningen bygger på erfarenhetsvärden för ekonomiska förutsättningar, kostnader för media, drift och underhåll etc och pekar på en genomsnittlig kvadratmeterhyra om ca kronor per m2 LOA och år innebärande en total hyresnivå om ca 89,5 miljoner kronor om året. Kapitalkostnadens andel av hyran och de antaganden som ligger till grund för uppskattningen framgår av bilaga 2b. Tidsplanering En ny tidsplan baserad på den reviderade utformningen av anläggningen har utarbetats, bilaga 3. Av tidsplanen, med revideringsdatum , framgår grovt de olika stadierna av den återstående processen och hur de tidsatts. Förutsättningen vid framtagandet har varit att ange tidigast möjliga start och färdigställande av respektive process, för att uppnå bättre kvalitet eller ekonomi kommer det därför efter hand som designarbetet fortskrider med stor sannolikhet

19 bli aktuellt att senarelägga åtminstone enskilda aktiviteter. 6 Tomtplanering En översiktlig situationsplan, som framtagits som utgångspunkt för det pågående detaljplanearbetet, där tomtens avgränsningar, den eventuella vägbrons anslutningspunkter och utsträckning, den reviderade byggnadens och linjäracceleratorns lägen mm schematiskt framgår bifogas, bilaga 4. Bilagor: Bilaga 1: Kostnadsbedömning Bilaga 2: Hyresuppskattning Bilaga 2b: Kapitalkostnad Bilaga 3: Tidsplan Bilaga 4: Situationsplan

20 Kapitalkostnadsberäkningar Indata BILAGA 2B Datum: PHz Fil: HYRA KAPITALKOSTNAD MAX b.xls Grundinvestering: kr Inredning - kr Tot LOA MAX m 2 Kalkylvärden Grundinvestering Avskrivning: 20 år Rak avskrivning kr/år Restvärde år 20 MAX 4 i dagens penningvärde: kr (40 % av GI) Kalkylränta: Realränta (RiksB utlånr + 0,2) 5,20% Inflation (ej med, då index) 0,00% Risk 0,45% Vinst 1,25% Nominell 6,99% Avdrag kalkylränta: -0,0 % 6,99% Kapitalvärde År Kapitalvärde Avskrivning Räntekostnad Kapitalkostnad Kapitalkostnad grundinvestering Kostnad/kvm, 20 år (summa tot räntekostn + GI - restvärde)/(loa) Kostnad/kvm, år Hyreskostnad, år

21 Bilaga 4

22 Bilaga 1 Kostnadsbedömning B LUNDS UNIVERSITET, MAX 4 Brunnshögsområdet Nybyggnad av anläggning för MAX 4 mm SWECO FFNS Arkitekter Tel Fax

23 F Ö R U T S Ä T T N I N G A R Kl: F: SWECO FFNS Arkitekter B LUNDS UNIVERSITET, MAX 4 Brunnshögsområdet Nybyggnad av anläggning för MAX 4 mm :55 Sida: 1 Upprättad Kostnadsläge PROJEKTBESKRIVNING Kostnadsbedömningen avser nybyggnad av byggnader för den planerade anläggningne MAX 4. Denna anläggning innehåller inledningsvis byggnader för MAX 4, MAX 3, MAX 2, Linacc. och FEL. Detta är den minsta omfattning på byggnader som bedöms erfordras för att anläggningen skall kunna drivas. Tillkommande byggnader kommer att uppföras när behov uppstår. Struktur, byggsystem och utförande är baserat på de erfarenheter vi har från andra anläggningar i Europa och Sverige. Kostnader för markköp, mediaanslutningar, tillkommande infrastruktur ingår inte i bedömningen. Kostnadsläge är maj 2008, varefter kostnadsbedömningen skall justeras med index. 2. PROJEKTDATA Utvändig markarea Byggnads- Brutto- Bruttoarea Byggnads- Ytterväggsarea area area källare volym under mark Ytterväggsarea ovan mark 10 Yttre anläggning MAX 4 acc.bygg MAX 2 acc. bygg Kontor/lab SPF Byggnad Linacc Klystroner KOSTNADSLÄGE INGÅENDE KOSTNADER Mark Bygg VS Vent El Transport Sprinkler 50% Styr och regler

24 F Ö R U T S Ä T T N I N G A R Kl: F: SWECO FFNS Arkitekter B LUNDS UNIVERSITET, MAX 4 Brunnshögsområdet Nybyggnad av anläggning för MAX 4 mm :55 Sida: 2 Upprättad Kostnadsläge EJ INGÅENDE KOSTNADER Brandlarm Traversanläggning Lös inredning Hyresgästens specialinredning Rikstelefon Storköksutrustning Sopsuganläggning Konstnärlig utsmyckning Arkeologisk utgrävning 6. INGÅENDE ALLMÄNNA KOSTNADER Konsultkostnader Byggledning Byggherreadministration Myndighetsavgifter Budgetreserv 7. EJ INGÅENDE ALLMÄNNA KOSTNADER Markanskaffning Tomrättsavgälder Kapitalkostnader Ränte- och kreditivkostnader Intecknings- och lagfartskostnader Bankgarantier och försäkringar Indexmässiga kostnadsökningar Hyresförluster Investeringsavgifter Flyttkostnader 8. DOKUMENTATION Som underlag för denna kalkyl har följande handlingar varit tillgängliga: Av SWECO FFNS Arkitekter upprättade handlingar daterade ÖVRIGT Kalkylen förutsätter upphandling i konkurrens. Kalkylen är baserad på referensprojekt med en storlek av 2000 M2.

25 T O T A L S A M M A N S T Ä L L N I N G Kl: 20:55 Sida: T: SWECO FFNS Arkitekter 1 B LUNDS UNIVERSITET, MAX 4 Upprättad Brunnshögsområdet Nybyggnad av anläggning för MAX 4 mm Kostnadsläge m2 BTA Kr Kr/m2 BTA 1 UTVÄNDIG MARK 3 BYGGMÄSTERI NYBYGGNAD 4 BYGGMÄSTERI OMBYGGNAD 5 VVS 6 EL 7 TRANSPORT 8 STYRNING, ÖVERVAKNING 9 ÖVRIGT PROJEKTERING KVALITETSANSVARIG BYGGLEDNING, KONTROLL, BESIKTNING BYGGHERREADMINISTRATION MYNDIGHETSAVGIFTER BUDGETRESERV, OFÖRUTSETT 11,00 % ,10 % ,00 % ,00 % ,00 % ,00 % Mervärdesskatt 25,00 % TOTALT FÖR PROJEKTET

26 D E L S A M M A N D R A G Kl: Sida: DS: SWECO FFNS Arkitekter :55 10: 1 B LUNDS UNIVERSITET, MAX 4 Upprättad Brunnshögsområdet Nybyggnad av anläggning för MAX 4 mm Kostnadsläge Yttre anläggning 0 m2 BTA Kr Kr/m2 BTA 1 UTVÄNDIG MARK 13 Mark utvändigt bygg VVS 50 Va utvändigt 52 Vatten och avlopp 53 Sprinkler 54 Gas och tryckluft 55 Kyla 56 Värme 57 Luftbehandling EL 60 El utvändigt 61 Kanalisation 62 Ställverk, transformatorer 63 Belysning, värme, motordrift 64 Tele 66 Åskskydd Summa för: 10 Yttre anläggning

27 D E L S A M M A N D R A G Kl: Sida: DS: SWECO FFNS Arkitekter :55 31: 1 B LUNDS UNIVERSITET, MAX 4 Upprättad Brunnshögsområdet Nybyggnad av anläggning för MAX 4 mm Kostnadsläge MAX 4 acc.byggnad m2 BTA Kr Kr/m2 BTA 3 BYGGMÄSTERI NYBYGGNAD 30 Allmänt 31 Grundläggning 32 Stomme 33 Ytterväggar 34 Innerväggar 35 Bjälklag 36 Trappor 37 Tak 38 Huskomplettering 39 Övrigt VVS 50 Va utvändigt 52 Vatten och avlopp 53 Sprinkler 54 Gas och tryckluft 55 Kyla 56 Värme 57 Luftbehandling EL 60 El utvändigt 61 Kanalisation 62 Ställverk, transformatorer 63 Belysning, värme, motordrift 64 Tele 66 Åskskydd TRANSPORT 70 Transport STYRNING, ÖVERVAKNING

28 D E L S A M M A N D R A G Kl: Sida: DS: SWECO FFNS Arkitekter :55 31: 2 B LUNDS UNIVERSITET, MAX 4 Upprättad Brunnshögsområdet Nybyggnad av anläggning för MAX 4 mm Kostnadsläge MAX 4 acc.byggnad m2 BTA Kr Kr/m2 BTA 80 Styrning, övervakning Summa för: 31 MAX 4 acc.byggnad

29 D E L S A M M A N D R A G Kl: Sida: DS: SWECO FFNS Arkitekter :55 32: 1 B LUNDS UNIVERSITET, MAX 4 Upprättad Brunnshögsområdet Nybyggnad av anläggning för MAX 4 mm Kostnadsläge MAX 2 acc. byggnad m2 BTA Kr Kr/m2 BTA 3 BYGGMÄSTERI NYBYGGNAD 30 Allmänt 31 Grundläggning 32 Stomme 33 Ytterväggar 34 Innerväggar 35 Bjälklag 36 Trappor 37 Tak 38 Huskomplettering 39 Övrigt VVS 50 Va utvändigt 52 Vatten och avlopp 53 Sprinkler 54 Gas och tryckluft 55 Kyla 56 Värme 57 Luftbehandling EL 60 El utvändigt 61 Kanalisation 62 Ställverk, transformatorer 63 Belysning, värme, motordrift 64 Tele 66 Åskskydd STYRNING, ÖVERVAKNING 80 Styrning, övervakning Summa för: 32 MAX 2 acc. byggnad

30 D E L S A M M A N D R A G Kl: Sida: DS: SWECO FFNS Arkitekter :55 33: 1 B LUNDS UNIVERSITET, MAX 4 Upprättad Brunnshögsområdet Nybyggnad av anläggning för MAX 4 mm Kostnadsläge Kontor/lab m2 BTA Kr Kr/m2 BTA 3 BYGGMÄSTERI NYBYGGNAD 30 Allmänt 31 Grundläggning 32 Stomme 33 Ytterväggar 34 Innerväggar 35 Bjälklag 36 Trappor 37 Tak 38 Huskomplettering 39 Övrigt VVS 50 Va utvändigt 52 Vatten och avlopp 53 Sprinkler 54 Gas och tryckluft 55 Kyla 56 Värme 57 Luftbehandling EL 60 El utvändigt 61 Kanalisation 62 Ställverk, transformatorer 63 Belysning, värme, motordrift 64 Tele 66 Åskskydd STYRNING, ÖVERVAKNING 80 Styrning, övervakning Summa för: 33 Kontor/lab

31 D E L S A M M A N D R A G Kl: Sida: DS: SWECO FFNS Arkitekter :55 34: 1 B LUNDS UNIVERSITET, MAX 4 Upprättad Brunnshögsområdet Nybyggnad av anläggning för MAX 4 mm Kostnadsläge SPF Byggnad m2 BTA Kr Kr/m2 BTA 3 BYGGMÄSTERI NYBYGGNAD 30 Allmänt 31 Grundläggning 32 Stomme 33 Ytterväggar 34 Innerväggar 35 Bjälklag 36 Trappor 37 Tak 38 Huskomplettering 39 Övrigt VVS 50 Va utvändigt 52 Vatten och avlopp 53 Sprinkler 54 Gas och tryckluft 55 Kyla 56 Värme 57 Luftbehandling EL 60 El utvändigt 61 Kanalisation 62 Ställverk, transformatorer 63 Belysning, värme, motordrift 64 Tele 66 Åskskydd TRANSPORT 70 Transport STYRNING, ÖVERVAKNING