RisøNyt no. 1, marts 2000

marts 2000
Et kig ind i forskningens fremtid
Når forskerne skal tage et kig i krystalkuglen, er det ofte
et meget sløret billede, der toner frem. Det er ikke altid
man ved, hvilke videnskabelige landvindinger, der venter
forude. Omvendt har samfundet på de fleste områder
meget præcise ønsker til fremtidens videnskabelige
resultater. Det er i spændingsfeltet mellem disse to synspunkter
artiklerne i dette nummer af RisøNyt er blevet til.
Foto: Boye Koch.
.
RISØ 1NYT
.
.
Når vi planlægger den
fremtidige udvikling
2
En verden drevet af
vindkraft
4
Materialer til et nyt
århundrede
6
Det fantastiske og
forunderlige lys
8
Grundforskning med og
uden visioner
10
Det 21. århundredes
miljøvenlige grønne
revolution
12
Vor radioaktive klode
14

Når vi planlægger den fremtidige
udvikling
Mennesker vil i fremti-
den forvente et godt og
sikkert liv. Der skal være
styr på teknologierne,
energiforsyningen og
miljøet. Systemanalyse
kan give os et grundlag
for at træffe de rigtige
valg i et samfund under
hurtig forvandling
Det globale energiforbrug vil fortsætte
med at stige, især på grund af øget
økonomisk vækst i udviklingslandene.
Samtidig vil forbruget af olie i energisektoren
sandsynligvis toppe og begynde
at gå nedad. Måske vil forbruget af
kul også kulminere i begyndelsen af det
21. århundrede, mens naturgas og vedvarende
energi vinder terræn.
Foto: Biofoto/Svend Tougaard.
2 RISØ NYT 1/00
Samfundet og dermed levevilkårene er
under forandring. Folk vil leve længere,
arbejde længere. Flere vil have deres job hjemme,
og mange vil få mere fritid. Vi bliver stadig
mindre tilbøjelige til at acceptere gift i
maden, forurening af miljøet, eller ulykker, der
sætter liv og helbred på spil. Via internet køber
vi ind ved computeren fra nær og fjern, og flere
varer sendes direkte hjem i stedet for til
butikkerne. Samfundet vil på en gang blive
internationaliseret og individualiseret.
Samtidig accelererer den teknologiske
udvikling på en række områder, fx inden for
bioteknologi og informationsteknologi, og på
energiområdet sker der store ændringer med
liberalisering og decentralisering.
Et kompliceret og højteknologisk samfund i
hastig udvikling må kunne prioritere: Hvilke
miljøspørgsmål skal vi bruge samfundets ressourcer
på? Hvordan bør energiforsyningen
indrettes? Hvilke nye teknologier skal vi satse
på? Og kan de nye teknologier medføre nye
typer risici og forurening?
At træffe de rigtige valg kræver avancerede
analysemetoder og modeller, som gør det
muligt at vælge på et kvalificeret grundlag.
Dette indgår som et vigtigt element i forskningen
i Risøs Afdeling for Systemanalyse.
Fremtidens energiforsyning
På energiområdet er der næppe tvivl om, at
det globale energiforbrug vil fortsætte med at
stige i de kommende årtier, især på grund af
øget økonomisk vækst i udviklingslandene.
Samtidig vil forbruget af olie i energisektoren
sandsynligvis toppe og begynde at gå nedad,
dels fordi ressourcerne svinder ind, dels på
grund af miljøforhold. Muligvis vil forbruget af
kul også kulminere i begyndelsen af det
21. århundrede, mens naturgas og vedvarende
energi kommer til at stå for en stigende del
af energiforsyningen både på verdensplan og i
Danmark. Hvilken rolle kernekraft vil få i dette
perspektiv er yderst vanskeligt at forudsige,
med den stærke negative opinion der har
været i de senere år i de fleste vestlige lande,
siger afdelingschef Hans Larsen. Vil drivhuseffekten
ændre dette?
Allerede den forventede udvikling gør det
nødvendigt med systemanalyse til at vurdere,
hvordan vedvarende energiformer som sol,
vind og bioenergi i kombination med energilagring,
se side 6, kan indpasses i energiforsyningen,
uden at det går ud over forsyningssikkerheden
eller samfundsøkonomien. På
samme måde må man være i stand til at
bedømme de økonomiske og miljømæssige
konsekvenser af ændringer på transportområdet,
fx et skift fra benzinbiler til el- og brintbiler.
Imidlertid er der mange jokere med i spillet.
Hvis drivhuseffekten virkelig begynder at
ændre Jordens klima mærkbart, vil behovet for
at dæmpe energiforbruget og erstatte kul og
olie med CO 2 -neutrale energiformer blive
endnu mere presserende. Her må man råde
over modeller, som kan give et bud på, hvilke
af de nye teknologier, det er værd at satse på
ud fra en samfundsmæssig betragtning.
En anden vigtig faktor er den hastige teknologiske
udvikling. Som omtalt side 6 kan store
kraftværker om nogle årtier blive suppleret med
mikrokraftvarmeværker, der forsyner boligområder
eller parcelhuse med varme og strøm
fremstillet af naturgas, biogas og brint.
Der ligger en joker i transportsektoren: Hjemmearbejde, internationalisering
og internethandel vil ændre transportmønstrene.
Andelen af ældre vil stige. Her vil transportbehovet afspejle
om de ældre bliver længe på arbejdsmarkedet eller lader sig
pensionere. Foto: Billedhuset/Per Morten Abrahamsen.

- Mikrokraftvarmeværkerne kan ændre
store dele af forsyningssystemet. En så
decentral energiforsyning vil ikke blot
overflødiggøre en række store kraftværker,
men også mange fjernvarmenet,
siger programleder Frits Møller Andersen,
Afdelingen for Systemanalyse.
Et vigtigt felt inden for energisystemanalyse
er at kunne forudsige, hvordan
samfundsudviklingen vil påvirke størrelsen
og arten af energiforbruget. Her ligger
jokerne ikke mindst i transportsektoren.
Hjemmearbejde, internationalisering
og internethandel vil ændre transportmønstrene,
og det er vigtigt at kunne
vurdere konsekvenserne. Det samme er
tilfældet med ændringer i befolkningens
sammensætning, hvor andelen af ældre
vil stige. Her vil transportbehovet bl.a.
afhænge af, hvorvidt de ældre bliver
længe på arbejdsmarkedet eller lader sig
pensionere.
Miljøet og samfundets penge
På miljøsiden er der næppe tvivl om, at
folks tolerancegrænse overfor forurening
vil blive mindre. Der vil ikke blot blive
stillet krav om at minimere udledningerne
af miljøfremmede stoffer, men også
om energieffektiv produktion og miljøvenlige
produkter, som kan genbruges
eller skrottes på forsvarlig vis. Man vil
næppe heller i længden kunne acceptere,
at store anlæg som olieplatforme og
atomkraftværker bygges, uden der foreligger
klare planer for, hvordan anlæggene
skal fjernes, når de er udtjente.
- Miljøkravene vil blive mange og forskelligartede,
og de vil ofte blive præget
af stemninger i medierne og befolkningen.
Her kan systemanalyse hjælpe
beslutningstagerne med at holde hovedet
koldt. Systemanalyse kan bruges til at
udføre de beregninger og analyser, som
er nødvendige forudsætninger for at kunne
prioritere. Gode analyser gør det
muligt at sætte ind på de vigtigste miljøområder
og ikke mindst, hvad jeg finder
yderst vigtigt, at undgå fejlinvesteringer
og dermed misbrug af samfundets sparsomme
midler til panikløsninger, der kort
tid efter viser sig at være i bedste fald overflødige,
siger afdelingschef Hans Larsen.
Sikkerhed og teknologi
Et andet centralt forskningsfelt inden for
systemanalyse er menneskets samspil
med den moderne teknologi. Her er det
nødvendigt at udvikle teknologiscenarier,
der kan vurdere følgerne af at anvende
nye teknologier som informationsteknologi
og genteknologi. Er det fx fornuftigt
at satse på transgene landbrugsafgrøder,
eller er det klogere at lade være? Hvilke
fordele og ulemper rummer gensplejsede
planter set ud fra miljømæssige, ernæringsmæssige
og økonomiske vinkler?
I løbet af de kommende årtier vil
avancerede tekniske systemer komme til
at præge samfundet i et omfang, som på
afgørende vis vil ændre arbejdsdelingen
mellem mennesker og maskiner. Vi har
allerede set begyndelsen fx i form af
førerløse tog.
Der ligger en anden joker i spillet, hvis drivhuseffekten
virkelig begynder at ændre Jordens klima mærkbart.
Så vil behovet for at dæmpe energiforbruget og erstatte
kul og olie med CO2-neutrale energiformer og transportmidler
blive endnu mere presserende.
Foto: FOCI Image Library.
- Når det gælder komplicerede tekniske
systemer ved man, at mennesker er
en af de vigtigste risikofaktorer. Fx spiller
svagheder i ledelsen en central rolle for
mange typer uheld. Et af fremtidens
afgørende spørgsmål bliver derfor, om vi
skal stole mere på teknologien end på
mennesket. Vi kommer uvægerligt til at
tage stilling til, om vi bør lade komplicerede
tekniske systemer passe sig selv.
Udviklingen i sensorteknik og databearbejdning
vil muliggøre dette, siger programleder
Nijs Jan Duijm.
Der er nok af åbne spørgsmål. Bør
operatørerne på et kraftværk eller en
kemisk fabrik være overvåget af sensorer,
som kobler automatikken til, hvis
menneskene begår væsentlige fejl? Kan
vi acceptere det pilotløse fly og den
I løbet af de kommende årtier vil avancerede tekniske
systemer komme til at præge samfundet i et omfang,
som på afgørende vis vil ændre arbejdsdelingen mellem
mennesker og maskiner. Vi har allerede set begyndelsen
fx i form af førerløse tog, som introduceres i
Københavns kommende minimetro. Vil charterturen
komme til at foregå med et førerløst fly?
Foto: Ørestadsselskabet/Per Morten Abrahamsen.
automatiske fabrik? Eller skal der fortsat
være mennesker, som kan gribe ind, når
ulykken truer? Svarene må baseres på
grundige systemanalyser, der spænder
hele vejen fra psykologi til teknisk sikkerhed.
Af ROLF HAUGAARD NIELSEN,
videnskabsjournalist
RISØ NYT 1/00
3

En verden drevet af
vindkraft
For over 100 år siden
opstillede Poul la Cour
og et hold videnskabs-
mænd den første test-
vindmølle i Danmark.
Det var den spæde start
til en udvikling, der har
gjort Danmark til ver-
dens førende eksportør
af vindkraftteknologi.
Over 60% af den elek-
tricitet, der produceres
af vindmøller i verden i
dag, stammer fra dansk
producerede vindmøller
Tre bud på nyskabelser, der vil gøre
vindmøllerne endnu bedre i fremtiden
Multifunktionelle materialer
Vingerne kan måske bygges i materialer,
der kan gøre møllen i stand til selv at justere
aeroelasticiteten, stivheden og strømningen
omkring vingen efter vindforholdene
Den selvtænkende mølle
Hjernen i den selvtænkende vindmølle er
computere bygget op omkring neurale netværk.
Computeren skal kunne lære sig selv og
derved møllen at fungere mest optimalt
under de givne forhold.
Den økologiske vinge
Vingerne kan måske i fremtiden være
fremstillet af plantefiber kompositter.
Derved vil der ikke være nogen miljøbelastning,
når vingerne skal skrottes.
4 RISØ NYT 1/00
Nogle af de vigtigste redskaber, når ny
vindkraftteknologi skal udvikles, er erfaring
og tradition iblandet nytænkning. Takket
været la Cour og en lang række andre visionære
personligheder samt en folkelig og politisk
opbakning er Danmark det land, der ligger
inde med den største viden om vindkraft.
Det, der for alvor satte vindkraft på den
politiske dagsorden, var de to energikriser i
70erne. I 1976 var to vindmøller koblet til det
danske elnet, og i dag 22 år senere er antallet
af vindmøller i Danmark på over 5000. Der er
en installeret effekt på over 1500 MW, hvilket
dækker ca. 10% af det danske elforbrug. Denne
dækningsgrad var der ingen andre end
vindfolkene selv, der troede på for 20 år siden.
Energistyrelsens mål er, at 50% af det danske
elforbrug om 23 år skal dækkes af vindkraft og
andre alternative energikilder. Dette tal skræmmer
ikke programlederne Peter Hjuler Jensen
og Flemming Rasmussen fra Afdeling for Vindenergi
og Atmosfærefysik.
Fremtidens vindmølleparker står på havet
eller på fjerntliggende lokaliteter, og møllerne
er mere eller mindre selvtænkende.
De reagerer og justerer sig selv alt efter
deres tilstand og de klimatiske forhold.
Hvis der opstår fejl i styringssystemet eller
mindre defekter på møllen, kan den reparere
sig selv helt eller midlertidigt og sende
besked om hjælp til nærmeste kraftcentral,
der måske ligger meget langt væk.
Foto: Jan Kofod Winther Luftfoto.
De har indvilliget i at komme med nogle bud
på, hvordan vindkraftteknologien vil udvikle
sig i det 21. århundrede.
Global vindkraft
Når der skal skabes muligheder for ny vindkraftteknologi,
er det ikke nok at tænke lokalt.
Vi er nødt til at tage de globale briller på, hvis
vi skal forstå og udnytte de muligheder, vindkraften
giver for forureningsfri energiproduktion.
Det nytter ikke, at Danmark dækker sit
elforbrug med alternative energikilder, hvis
resten af verden stadig bruger kul og olie -
siger både Peter Hjuler Jensen og Flemming
Rasmussen. Der skal tænkes i meget større
sammenhænge og perspektiver, hvis vindkraft
skal have mulighed for at udnytte sit potentiale.
Der er enorme uudnyttede vindressourcer
rundt omkring i verden. Områder, som
Kola-halvøen og de store sletter i Sibirien, er
gode eksempler. Her bor ingen mennesker,
der kan blive generet af vindmøllerne, og
vindressourcerne er store. Det store problem
for en sådan global implementering af vindkraft
er transporten af el. Vi venter fx på superledende
elkabler, se side 7, før de øde områder
rundt om i verden vil være attraktive til
placering af kæmpe vindmølleparker.
El-lagring
På grund af den fluktuerende produktion er
lagring af el også et område, der er af stor
betydning for udbygningen af de vedvarende
energikilder. Risøs forskere er med til at løse
disse problemer på tre fronter, se artiklen side
6. Netop muligheden for den tværfaglige
forskning på Risø er et stort potentiale, understreger
både Peter Hjuler Jensen og Flemming
Rasmussen.

Multimegawatt vindmøllerne er allerede på vej. Baggrundsbilledet viser prototypen på NEG Micon 2 MW møllen,
der blev sat i drift i august 1999. Den har en rotordiameter på 72 m . I dette tilfælde (Hagesholm, ved Holbæk) er
den stillet op på et tårn, der er 68 m højt. Fremtiden vil bringe endnu større møller til havs. Forskerne tør ikke gætte
på, hvornår grænsen for møllernes størrelse er nået. Baggrundsfoto: Søren Krohn, Vindmølleindustrien.
De tænkende vindmøller
Selv om der stadig ligger meget forskning
forude, før problemerne med transport
og lagring bliver løst, er der ingen grund
til at læne sig tilbage og vente, mener de
to forskere. Hvis fremtidens vindmølleparker
skal stå på havet eller på fjerntliggende
lokaliteter, er det på tide at udvikle den
næste generation af vindmøller: De
selvtænkende møller. Ved udviklingen af
sådanne vindmøller er driftsikkerheden en
vigtig parameter at tage hensyn til. Møllerne
skal kunne klare sig selv i lang tid.
De skal konstant være styret og overvåget
af computere, så møllen kan reagere og
justere sig selv alt efter sin tilstand og de
klimatiske forhold. Hvis der opstår fejl i
styringssystemet eller mindre defekter på
møllen, skal den være i stand til at reparere
fejlen, helt eller midlertidigt. Denne
type styring og overvågning vil kræve
computere, der fx bygger på neurale netværk.
Computere, der hen ad vejen kan
lære sig selv og derved møllen at fungere
mest optimalt under de givne forhold.
Peter Hjuler Jensen forestiller sig, at computeren
hjemmefra fodres med en række
grunddata om forholdene i det område,
hvor møllen skal stå. Computeren skal så
selv supplere og justere dataene ud fra de
reelle forhold, når møllen er sat op. Med
udgangspunkt i disse data kan driften
optimeres, se også side 9.
Multifunktionelle materialer
Flemming Rasmussen nævner også en
anden teknologisk udvikling, der vil kunne
gavne vindmølleindustrien i fremtiden. Et
ønske med betegnelsen multifunktionelle
materialer. Disse materialer skal have flere
egenskaber, der kan styres af vindmøllen
selv. Risø arbejder fx med at udvikle kunstige
muskler af polymere materialer. De
kunstige muskler består af materialer, der
trækker sig sammen og strækker sig alt
efter hvilken elektrisk impuls, de udsættes
for. Det kunne udvikles til et materiale,
der i én situation er meget stift og i en
anden bøjeligt. Et sådant materiale vil
kunne give udviklingen af nye vinger et
spark fremad. En vinge, der kan tilpasse
sine aeroelastiske og strukturelle egenskaber
efter vindforholdene, vil give både
mere effektive og mere holdbare vinger.
Vingerne kan også udstyres med sensorer,
som hele tiden måler deres skadestilstand,
og sender besked ind på land. Sådanne
sensorer kan eventuelt baseres på elektrisk
ledende plast.
Hvordan kommer vi dertil?
Det er ikke kun den teknologiske
udvikling, der kan være med
til at gøre vision til virkelighed.
Forskningspolitisk er der også
muligheder for nytænkning.
Udviklingen går i dag mod en
nedbrydning af faggrænserne.
Vi vil se fysikere, der arbejder
med biologiske problemstillinger,
plantebiologer, der arbejder
med materialeforskning, osv.
Udviklingen vil blive mere kompleks,
og de, der kan få symbiosen
til at fungere, vil skabe nye
muligheder.
“Man kan fx forestille sig, at
plantebiologer, materiale- og
vindmølleforskere kunne have
det fælles mål at udvikle den
økologiske vindmøllevinge af
plantefibre”, siger Flemming Rasmussen.
Derfor er det vigtigt, at den tværfaglige
forskning stadig bliver udviklet og dyrket
fuldt ud. Den tværfaglige forskning er jo
netop fundamentet for Risøs stærke position
i den internationale konkurrence. Vi
skal også styrke aktiviteterne på Risø ved
at udvikle et mere integreret samspil med
industrien, samtidigt med at vores forskningsindsats
er langsigtet.
Hverken Peter Hjuler eller Flemming
Rasmussen kan lide udtrykket markedsstyret
virksomhed. Det er for passivt, mener
de. “Vi skal være trendsættende, så vores
arbejde er med til at være markedssty-
rende. Vi skal være med til at styre industriens
behov for forskning og udvikling.
Det kan kun ske ved at få blandet de forskellige
arbejdskulturer. Markedsfolk,
designere og forskere skal populært sagt
lære at tale samme sprog. Vi skal lære af
hinandens måde at tænke på. Det vil give
nye muligheder for teknologisk udvikling,
der virkelig har en effekt på både industri
og samfund”, slutter Peter Hjuler og
Flemming Rasmussen.
Med fremtidens superledende kabler kan man transportere
el over store afstande uden at miste energi. Så
vil forblæste, øde områder rundt om i verden pludselig
være attraktive for kæmpe vindmølleparker.
Foto: Bert Wiklund.
Mulighederne for udvikling og optimering
af vindkraft er stadig enorme. Der er
stadig plads til de store visioner og skæve
idéer i den danske vindkraftforskning. Det
er også en forudsætning for, at vi kan blive
ved med at være førende i verden.
Af KENNETH AUKDAL,
Afdelingen for Informationsservice
RISØ NYT 1/00
5

Materialer til et nyt århundrede
Megabyernes store
kraftværker og mikro-
kraftvarmeværker til
individuelle boliger stil-
ler vidt forskellige krav
til fremtidens materia-
ler. En anden udfordring
er de skærpede miljø-
mæssige og tekniske
krav til industrielle pro-
dukter. Samtidig skal
materialernes egenska-
ber kunne forudsiges
med modelberegninger
og afprøves med avan-
cerede metoder, så de
kan holde til mere
Materialeforskernes store udfordring bliver
de skærpede miljømæssige og tekniske
krav til industrielle produkter. Samtidig
skal materialernes egenskaber kunne
forudsiges med modelberegninger og
afprøves med avancerede metoder, så
de kan holde til mere.
Foto: Boye Koch
6 RISØ NYT 1/00
Materialer skræddersys til specifikke formål.
Man ser allerede udviklingstendensen,
fx når det gælder brændselsceller,
som ventes at få deres gennembrud inden for
de næste ti år. Her er der stor forskel på kravene
til brændselsceller, som skal omdanne
naturgas eller brint til el og varme i et almindeligt
parcelhus, og de celler, som udvikles til
millionbyernes store kraftværker.
I mikrokraftvarmeværker vil man opnå den
bedste økonomi med brændselsceller, der
arbejder ved relativt lave temperaturer, mens
brændselscellerne til store kraftværker kommer
til at fungere ved høje temperaturer i forening
med gasturbiner. Selv om begge typer brændselsceller
fremstilles af keramik, skal keramikken
skræddersys på vidt forskellig vis.
Brændselscellerne vil også få en vigtig rolle
til lagring af overskudsstrøm fra vedvarende
energiteknologier.
I det hele taget er avanceret teknisk keramik
en af de materialegrupper, som spås en
stor fremtid. Keramikken laves ud fra meget
fintkornende pulvere, som fremstilles kemisk i
bl.a. vandige opløsninger, hvilket giver meget
store variationsmuligheder, når keramiske
materialer skal fremstilles til specifikke formål.
Vedvarende energi og energilagring
En anden vigtig materialegruppe er lette og
stærke fiberkompositter til fx store møllevinger
eller tanke til brint. Lette og stærke tryktanke
kan bane vejen for at anvende brint som
brændstof i forureningsfri biler. Fiberkompositterne
baner også vej for at udvikle effektive
svinghjul til energilagring. Tilsammen vil
brændselsceller, brintlagre og svinghjul betyde,
at vi får bedre muligheder for at bruge
brint til at lagre energi fra ustabilt producerende
energikilder som sol og vind.
- Det vi skal satse på herhjemme, er
grundforskning af høj international standard,
der sigter mod mål, som godt kan ligge et
stykke ude i fremtiden. Inden for energi og
transport er sådanne mål knyttet til høj effektivitet
og lav forurening. Hvis vore offentlige
forskningsinstitutioner kortsigtet går efter at
I mikrokraftvarmeværket til parcelhuset finder vi i fremtiden
brændselsceller, der arbejder ved relativt lave temperaturer,
mens brændselscellerne til store kraftværker kommer til at
fungere i forening med gasturbiner ved høje temperaturer.
Det kræver udvikling af vidt forskellige materialer.
Foto: Biofoto /Jørgen Jensen /Leif Schack-Nielsen.
udvikle nye produkter, vil vi blive løbet over
ende af de store verdensomspændende virksomheder,
der har langt større ressourcer til
deres rådighed, siger afdelingschef Niels Hansen
fra Afdelingen for Materialeforskning.

Der kommer et gennembrud for materialer, som er
opbygget af plantefibre. Plantefibre er biologisk nedbrydelige,
og derfor vil det være let at skrotte komponenterne,
når de er udtjente.
Baggrundsfoto: Biofoto/Lars Gejl
En fysisk forståelse
Først og fremmest er det vigtigt at
opnå en grundlæggende fysisk forståelse
af, hvordan materialer er opbygget,
og hvordan de fungerer. Det er ikke nok
at afprøve fx styrken og konstatere,
hvilke belastninger et givet materiale
kan tåle. Sådanne undersøgelser skaber
nemlig ikke en grundlæggende forståelse
af sammenhængen mellem et
materiales opbygning og dets egenskaber,
og kan derfor kun i begrænset
omfang bruges til at vurdere, hvordan
materialets egenskaber vil ændre sig,
hvis man forandrer dets sammensætning
eller den fysiske struktur. Det kan
fx opnås ved at ændre fremstillingsprocessen.
Vejen til at opnå en fysisk forståelse
af materialers egenskaber er at karakterisere
dem fra det makroskopiske helt
ned på det atomare niveau, hvilket bl.a.
kan gøres med avancerede mikroskoper
som transmissionselektronmikroskopi
eller ved hjælp af intens røntgenstråling
fra store synkrotroner. Dernæst må man
kunne modellere materialernes opførsel
under forskellige betingelser, så man
kan forudsige, hvordan specifikke
ændringer i den kemiske sammensætning
eller den fysiske struktur vil påvirke
deres egenskaber.
Det forventes, at mange af fremtidens
materialer vil bestå af små strukturer
i nanoskalaen. Jo flere korngrænser
og dermed barrierer, der er i et materiale,
jo stærkere bliver det. Men jo sværere
bliver det også at opdage ekstremt
små revner, som i sidste ende kan føre
til brud. Derfor må man også udvikle
nye og meget fintfølende testmetoder.
- Når det gælder fysisk forståelse af
materialer, som anvendes fx inden for
transportsektoren og energiområdet,
har Danmark gode forudsætninger for
at være med i frontlinjen internationalt.
Den mulighed skal vi udnytte, siger
Niels Hansen.
Forbedring af kendte materialer
I de kommende årtier vil materialeforskningen
gå i to retninger. Dels vil kendte
materialer som metaller og fiberkompositter
blive forbedret, dels vil der blive
udviklet nye supermaterialer, som i høj
grad vil blive baseret på keramik.
- Med hensyn til metaller har man i
1990erne satset på stærke legeringer. Nu
ser man en tendens til igen at bruge
rene metaller eller lavt legerede metaller,
som forarbejdes med nye metoder, hvor
strukturen fastlægges i nanoskalaen, hvilket
øger styrken. Fordelen ved at bruge
sådanne materialer er, at de er lette at
forarbejde og genbruge, siger Niels
Hansen.
Fiberkompositter erstatter allerede
metaller i mange sammenhænge, fx i
komponenter til biler, hvor de reducerer
vægten og dermed energiforbruget.
Men der er fortsat behov for at øge kompositternes
holdbarhed, fx når det gælder
vindmøllevinger til store havmøller.
Lette og stærke fiberkompositter vil også
i stigende grad vinde indpas i militæret,
fx i form af lette vogne og fartøjer samt
letvægtsudstyr til personlig beskyttelse,
Mange af fremtidens materialer vil bestå af små strukturer.
Jo flere korngrænser og dermed barrierer, der er i
et materiale, jo stærkere bliver det. Men jo sværere bliver
det også at opdage ekstremt små revner, som i sidste
ende kan føre til brud. Derfor må man også udvikle
nye og meget fintfølende testmetoder.
Foto: Forskningscenter Risø.
der bl.a. vil være nyttigt i fredsbevarende
operationer, som danske soldater i stigende
omfang deltager i.
Nye supermaterialer
I de kommende år er der store muligheder
for at udvikle helt nye materialer, som er
baseret på keramik. Et af de vigtigste
områder er elektrokeramiske materialer,
der kan lede elektrisk ladede atomer eller
protoner.
Elektrisk ledende keramik anvendes
allerede i brændselsceller, men vil i stigende
grad finde anvendelse i sensorer, der fx
kan måle ilt eller CO2 . Sådanne sensorer vil
bl.a. kunne bruges til at måle forbrændingsprocesser
og gasser, som kan være
farlige, giftige eller eksplosive.
Et andet vigtigt felt er keramiske membraner.
Membranerne vil bl.a. kunne bruges
til at rense gas eller til ultrafiltrering.
Desuden kan der komme et gennembrud
for de keramiske højtemperatur superledere,
hvor de første superledende kabler, der
tabsfrit vil kunne transportere strøm, nu er
ved at være klar til afprøvning. Endelig er
der håb om, at det vil lykkes at udvikle
superstærk og plastisk keramik, som fx vil
kunne erstatte nikkellegeringer i gasturbiner.
Keramiske turbiner vil kunne arbejde
ved meget høje temperaturer og opnå en
meget høj effektivitet.
På det overordnede plan vil den voldsomme
befolkningstilvækst og den forventede
forbedring af levestandarden, nødvendiggøre
en revolution inden for transport
og energiområdet, som vil kræve
udvikling af nye materialer.
- Hvis materialeforskningen skal opnå
praktiske resultater inden for en rimelig
tidshorisont, er det nødvendigt med et
godt samarbejde mellem offentlige forskningsinstitutioner
og industrien. Og der
bliver brug for mange nye ideer, siger Niels
Hansen.
Af ROLF HAUGAARD NIELSEN,
videnskabsjournalist
RISØ NYT 1/00
7

Det fantastiske og forunderlige lys
Lys er et værktøj for det
nye århundrede. Glem
skalpellen og nålen, for
lasere vil kunne lave
vævsprøver og måle
blodsukker, uden at det
er nødvendigt at skære
eller stikke. Optisk
baserede målemetoder
vil kunne styre industriel
produktion med en
utrolig præcision og øge
vindmøllers ydelse og
holdbarhed. I kulissen
lurer den billige brug-
og-smid-væk laser af
plast
8 RISØ NYT 1/00
Småt er godt. Et optisk system, som i går
fyldte flere kubikmeter, kan i dag pakkes
sammen i et holografisk optisk element. I morgen
kan alle prismerne og linserne rummes på
en chip, der fylder mindre end en kvadratcentimeter,
og i overmorgen kan hele systemet
sandsynligvis fremstilles i plast til en meget
billig penge.
Lys bliver et vigtigt værktøj i de kommende
årtier, ikke mindst inden for den medicinske
verden. Allerede i dag anvendes laserlys
både til diagnostik og behandling, f.eks. af
grøn stær, men udviklingen er først lige
begyndt.
Diagnostik og behandling
Når det gælder behandling, er det en stopklods,
at laserne endnu ikke har den rette bølgelængde
til at trænge dybt ind i kroppen. På
Risøs Afdeling for Optik og Fluid Dynamik er
man gået i gang med at løse problemet.
Normalt yder en halvlederlaser 20-50 milliwatt
ved en specifik bølgelængde, men Paul
Michael Petersen har nu udviklet en metode til
at koordinere lyset fra ti lasere, hvorved man
dels opnår en kraftig effekt på en watt, dels
bliver i stand til at operere i et bredt område
af bølgelængder. Et sådant lasersystem vil
Siden den første optiske laser blev tændt i 1960 af den amerikanske
fysiker Theodore Harold Maiman er lys blevet et universalværktøj,
der både kan styre industriel produktion med en
utrolig præcision, stille diagnosen og kurere patienten. I kulissen
lurer den billige brug-og-smid-væk laser af plast, som vil
sikre lyset endnu flere roller i fremtiden.
Foto: Boye Koch.
f.eks. via en optisk fiber kunne lyse ind i leveren,
hvor laserstrålen vil kunne finde og uskadeliggøre
kræftceller.
Lasersystemets bølgelængde indstilles, så
lyset absorberes af et bestemt kontraststof i
cellerne, som især ophobes i områder med
stor biologisk aktivitet, hvilket kendetegner
kræftsvulster, hvor cellerne deler sig igen og
igen. Når lyset absorberes, dannes der frie
radikaler i form af iltatomer, som så slår cellerne
ihjel. Metoden betegnes fotodynamisk
terapi.
- Dette er blot ét eksempel på en ny
behandlingsmetode, som nærmer sig klinisk
afprøvning på mennesker. Mange andre former
for behandling med lasere er på vej, f.eks.
laserbehandling af hudkræft, siger Steen
Grüner Hanson og Per Michael Johansen, der
begge er programledere i Afdelingen for Optik
og Fluid Dynamik.
På den diagnostiske side er det realistisk, at
lasermålinger kan afløse hudbiopsier og vævsprøver,
hvor lægerne i dag må bruge kniven.
I stedet kan man f.eks. udnytte bredspektret
laserlys, hvor de forskellige bølgelængder
interfererer med hinanden, til at undersøge
tynde snit ned gennem huden. I mange sammenhænge
vil en sådan laserbiopsi være lige
Ved at koordinere lyset fra mange små billige halvlederlasere
opnår man en kraftig effekt og man bliver i stand til at operere
i et bredt område af bølgelængder. Et sådant lasersystem vil
f.eks. via en optisk fiber kunne lyse ind i leveren, hvor laserstrålen
vil kunne finde og uskadeliggøre kræftceller.
Foto: Boye Koch.

så god som en hudprøve, der undersøges
i et mikroskop.
Et af de helt store mål inden for laserdiagnostik
er blodsukkermålinger hos
patienter med sukkersyge. Den forskergruppe,
som udvikler en pålidelig metode,
vil bane vejen for en global millionforretning.
- En af forudsætningerne for, at laserdiagnostik
og laserbehandling for alvor
kan slå igennem, er en forbedret teoretisk
forståelse. Det er vigtigt at
udvikle gode fysisk-matematiske
modeller af lysets samspil med
levende væv, så man præcis
ved, hvad man måler, og
hvordan en given behandling
virker, siger Steen
Grüner Hanson og Per
Michael Johansen.
Ved hjælp af lasermåleudstyr vil vindmøller selv
kunne indstille sig, så de udnytter vinden optimalt,
hvilket kan øge energiproduktionen med op mod ti
procent. Her anvendes en form for laserradar.
Foto: Boye Koch.
Glem skalpellen og nålen, for lasere vil kunne lave
vævsprøver og måle blodsukker uden at det er nødvendigt
at skære eller stikke.
Foto: FOCI Image Library.
Lys har sandsynligvis også en stor
fremtid inden for bioteknologien. Allerede
nu kan man bruge lys til at indfange
partikler og bevæge dem. Det kan fx
bane vejen for at indføre gener i celler
ved hjælp af lys og placere generne
meget præcist i kromosomerne.
Præcisionsmålinger
Optiske systemer anvendes i dag mange
steder i industrien til produktionskontrol;
fx til at måle bevægelser, drejningsvinkler,
afstande mv. I takt med at systemerne
bliver billigere og mere præcise, vil
udbredelsen blive øget. En af gevinsterne
ved at anvende optisk produktionskontrol
er, at sliddet på produktionsudstyret
mindskes, når det optiske system
hele tiden sørger for, at maskinerne er
indstillet rigtigt.
Et lignende system vil kunne benyttes
til tilstandsovervågning af store havbaserede
vindmøller. Her vil lasere kunne
påvise vibrationer i tårnet, akslen og
møllevingerne, så man kan nå at gribe
ind, før der er risiko for, at lejerne bryder
sammen. Se også side 5.
Samtidig kan lasermålinger sørge for,
at møllen udnytter vinden optimalt, hvilket
vil kunne øge energiproduktionen
med op mod ti procent. Her anvendes
en form for laserradar. En kraftig CO2- laser udsender en stråle, som måler vindhastigheden
150 meter fra møllen i vindretningen.
Det sker ved at strålen reflekteres
tilbage mod møllen af aerosolpartiklerne
i atmosfæren. Jo hurtigere de
lysspredende partikler kommer farende
hen mod møllen, jo mere forskydes bølgelængden
af det reflekterede lys. Målingen
fortæller møllen, hvordan vinden vil
være fem sekunder senere, hvilket gør
det muligt at dreje vingeprofilen, så
møllen udnytter vinden bedst muligt.
Se også side 5.
Billige lasere af plast
Allerede i dag bliver en del optiske komponenter
fremstillet i plast. Et par prominente
eksempler er linser til briller og billige
kameraer. Fordelen ved at anvende
polymerer er, at både materialer og
systemer kan fremstilles billigt selv med
store krav til præcision. Samtidig er polymerer
mere velegnede end halvledermaterialer
til at opbygge meget komplekse,
integrerede optiske systemer.
En anden vision går ud på at fremstille
billige brug-og-smid-væk lasere af
plast. Sådanne lasere vil kunne finde
utallige anvendelser lige fra målinger af
fjernvarmevand, over miljømålinger til
medicinsk diagnostik. Ideen er, at laseren
efter en given aflæsning kan smides
væk og erstattes med en ny.
Som mange andre forskergrupper på
internationalt plan deltager Afdelingen
for Optik og Fluid Dynamik i kapløbet.
Gruppens strategi går ud på at anvende
elektrisk ledende polymerer, hvori der
indbygges farvestoffer, som kan bringes
til at udsende lys ved en elektrisk eller
optisk stimulering. Ideen er at fremstille
laserne ved sprøjtestøbning. Her laver
man først en støbeform af nikkel, som
man derpå sprøjter plasten ned i. Metoden
er velegnet til industriel produktion.
- Polymerlaseren til en ti’er er ikke
lige om hjørnet, men den dag det lykkes
for os eller andre vil der være tale om et
stort teknologisk gennembrud, siger Per
Michael Johansen.
Af ROLF HAUGAARD NIELSEN,
videnskabsjournalist
RISØ NYT 1/00
9

Grundforskning med
og uden visioner
”Der findes i virkelighe-
den kun tre ting, der er
nødvendige for at have
et godt liv. Grillet kød,
honning og sex. Det
påstår den engelske for-
sker Desmond Morris i
hvert fald. Alt andet må
jo så være ligegyldigt
eller kun for sjov. Det er
sådan, jeg også gerne
vil se på forskningen.
Det behøver absolut
ikke være ligegyldigt,
men det skal være sjovt,
ellers går jeg hjem.”
Citat Klaus Bechgaard
10 RISØ NYT 1/00
Når en grundforsker skal tage et kig i krystalkuglen,
er det ofte et meget sløret billede,
der toner frem. Et af grundforskningens
kendetegn er jo netop, at man ikke ved, hvad
der venter forude. Forskerne er ansat til at finde
frem til ny viden om ting, vi ikke forstår i
dag, og det kan derfor være svært for dem at
give et billede af, hvor de er på vej hen.
Grillet kød, honning og sex
Jeg har fået en aftale med afdelingschef Klaus
Bechgaard fra Afdelingen for Materialers Fysik
og Kemi. Jeg har forberedt mig på en snak om
hardcore fysik med en af de førende forskere
inden for faststoffysik. Alle sanser er skærpede
og klar til at prøve at følge med. Det skal
handle om visioner. Hvad kan vi vente os fra
fysikerne i det 21. århundrede? Min underkæbe
havner derfor helt nede på kanten af
skrivebordet, da Klaus Bechgaard fyrer den
første salve af. ”Der findes i virkeligheden kun
tre ting, der er nødvendige for at have et godt
liv. Grillet kød, honning og sex”. Det er den
engelske forsker og skærmtrold Desmond
Morris’ konklusion efter en undersøgelse af,
hvad forskellige folkeslag betragter som de
væsentligste forudsætninger for et godt liv. Jeg
får samlet mig en smule og stiller lidt naivt
spørgsmålet: ”Hvad er afdelingens visioner for
fremtiden?” Klaus Bechgaard fyrer prompte
salve nummer to af. ”Visioner kan faktisk være
temmelig begrænsende, så jeg vil helst ikke
have nogle.” Der er selvfølgelig tale om en
provokation, men udtalelsen dækker over en
forskningsfilosofi, som mange grundforskere
sikkert kan tilslutte sig.
En tur i skoven
Klaus Bechgaard fortsætter med et skævt smil
på læben. Han ved han har rystet mig og
morer sig synligt. Grundforskning kan betragtes
som en tur i skoven. Man følger en sti.
Stien drejer, og man ved ikke, hvad der er
rundt om hjørnet. Det er det, der gør det hele
Et materiale, der kan lagre og frigive brint på en sikker måde,
baner vej for at fremstille fremtidens forureningsfri biler.
Foto: FOCI Image Library.
Udviklingen af en polymer, der kan nedbrydes totalt på kommando,
står højt på materialefysikernes ønskeseddel.
Foto: Biofoto/Steen Lund.
spændende. Et klart defineret mål kan nogen
gange være begrænsende, fordi de epokegørende
opdagelser ofte kommer uventet. Det
kan godt være, at målet er at komme igennem
skoven, men der er jo mange måder at
gøre det på. Man kan sætte sig op i en bulldozer
og drøne igennem skoven uden at
lægge mærke til noget som helst. Man kan
også vælge at følge stierne og lade sig inspirere
undervejs. Tage et par afstikkere ad nogle
små spændende stier, som måske ender blindt
eller måske viser sig at være den helt rigtige
vej for bedre at forstå, hvordan verden er skruet
sammen. Det kan måske virke lidt vel filosofisk,
men hvis man allerede nu kan forudsige
et revolutionerende forskningsresultat, der ligger
50 – 100 år ude i fremtiden, er det måske
ikke så visionært endda.
Selv om Klaus Bechgaard gerne står ved
sin holdning om, at grundforskning skal være
fri og uafhængig af andet end lysten til at vide
mere, er der dog en række konkrete problemer,
som han meget gerne vil være med til at
løse i fremtiden.
Sikker håndtering af brint
Transportsektoren venter utålmodigt på, at der
bliver fundet nogle materialer, der kan bruges
til at opbevare og frigive brint på en sikker og

kontrollabel måde. Det store problem er
ikke at finde materialer, der kan binde
brint. Problemet er at kunne kontrollere,
hvordan brint bliver frigivet igen.
Når disse materialer bliver fundet, vil
brint for alvor kunne revolutionere stort
set alle former for transport. Se også
side 2 og side 6.
Nedbrydelig polymer
Udviklingen af en polymer, der kan nedbrydes
totalt på kommando, står også
højt på ønskesedlen. Problemet med
affald bliver stadigt større. Hvad skal vi
gøre med det og ikke mindst, hvor skal
vi gøre af det? På et tidspunkt vil der
ikke være plads nok til at opbevare det
affald, der hverken kan brændes eller
200.0 nm
200.0 nm
0.5
0.5
1.0
1.0
1.5
1.5
µm
µm
Kollagentråde har tværstriber på en nanometer skala,
som menes at være af betydning for cellers genkendelse
af trådene (øverste billede). Forskere på Risø har
kopieret denne struktur over i et polymer materiale
(nederste billede) og undersøger i øjeblikket, om celler
genkender dette kunstige miljø som et naturligt.
Illustration: Forskningscenter Risø.
genbruges. Ønsket er derfor et polymert
grundmateriale, der kan bruges til
både emballage og andre produkter.
Materialet skal kunne nedbrydes fuldstændigt
ved en simpel kemisk eller
fysisk behandling uden at forurene. Et
sådant materiale vil kunne gøre debatten
om affald overflødig.
Nanoteknologi
Mennesket har altid forsøgt at efterligne
naturens måde at gøre tingene på, men
det er stort set aldrig lykkedes at kopiere
metoderne direkte. Der er hele tiden
tale om simplificerede løsninger på problemer,
som naturen egentlig håndterer
bedre selv.
Et område, der måske kan være
med til at øge forståelsen for, hvordan
naturen løser problemer, er undersøgelser
af biologiske strukturer på nanoskala,
mener Klaus Bechgaard (en nanometer
er en milliontedel af en milimeter).
Mange af de store forståelsesmæssige
problemstillinger ligger inden for biologien.
Her kan fysikerne med deres store
instrumenter og analyseudstyr måske
hjælpe til. Det handler i første omgang
om at forstå, hvordan naturen løser en
række opgaver ved hjælp af komplicerede
strukturdannelser. Derefter skal
man så kunne reproducere disse strukturer,
så de kan bruges til produktion af
maskiner eller materialer, der kan efterligne
de biologiske processer. Det er
ikke sikkert, at denne forskning vil føre
noget revolutionerende med sig, men
muligheden er der.
Grønkorn og solceller
Et eksempel er solceller. De solceller, vi
kender i dag, kan overhovedet ikke konkurrere
med plantecellers grønkorn, når
det handler om at udnytte sollysets energi.
Her kan nanoteknologien måske være
til hjælp. Ved at få billeder af de meget
små detaljer, der styrer grønkornenes
opbygning og håndtering af solenergien,
Humane celler bruger bl.a. bindevævsproteinet kollagen
til at genkende sine omgivelser. Det sort/hvide
billede viser tråde af kollagen, der er lagt ud på et
stykke plast for at efterligne bindevæv i kroppen.
Cellen mærket med grønt genkender trådene som en
del af dens naturlige miljø.
Illustration: Forskningscenter Risø.
kan man måske fremstille solceller bygget
op omkring de samme strukturer som
grønkornenes. Det vil forhåbentlig kunne
give solceller, der kan udnytte en meget
større del af sollysets energi.
Mønsterdannelser på 5 nanometer
Et af de store mål for Klaus Bechgaard er
at kunne lave mønsterdannelser på
nanoniveau (helt ned til 5 nanometer),
der kan reproduceres. Et af resultaterne
vil blandt andet være endnu hurtigere
computere, selv om Klaus Bechgaard
egentlig ikke vil kalde det for et fremskridt.
For hvorfor skal computerne være
hurtigere? Hvis man derimod kan forstå
helt præcist, hvordan en svamp holder
sig fast på en overflade, er der mulighed
for at forhindre dette. Man kan designe
materialernes overflader, så svampe ikke
længere kan holde sig fast. Det ville spare
miljøet for en masse uønskede stoffer,
der i dag bruges til overfladebehandling
mod svampeangreb.
”Kun fantasien sætter grænsen for,
hvad nanoteknologien måske kan bruges
til. Vi tror, vi kommer til at bruge
denne teknologi til utrolig meget i fremtiden,
men vi ved det ikke. Det skal vi i
gang med at undersøge nu. Netop
sådanne opgaver er med til at gøre
grundforskning spændende og sjovt. Og
det er jo sådan vi gerne vil have det”,
slutter Klaus Bechgaard.
Af KENNETH AUKDAL,
Afdelingen for Informationsservice
RISØ NYT 1/00
11

Det 21.århundredes
miljøvenlige grønne revolution
Der stilles store krav til
fremtidens planteafgrø-
der. De skal kunne
ernære en voksende
befolkning. De skal være
vores vitaminpiller, kon-
struktionsmaterialer,
kemikalieråstoffer og
energileverandør. Sidst
men ikke mindst må de
ikke skade miljøet
12 RISØ NYT 1/00
Ønskesedlen til fremtidens planteafgrøder
er langt fra beskeden: Jordens befolkning
vokser støt og dermed behovet for sunde
fødevarer. Landbrugsarealerne vokser kun lidt,
så vi skal trylle flere afgrøder ud af ca. de samme
arealer uden at ødelægge naturens balancer
og med et minimalt forbrug af gødning og
sprøjtemidler. Med naturvidenskabens samlede
arsenal af nye teknikker og metoder er ønskesedlen
ikke urealistisk.
Kemien gav 50ernes grønne revolution
I 50erne så verden den første grønne revolution
i planteproduktionen. Mellem 1950 og
1990 voksede udbyttet af korn pr. hektar således
støt med 2% om året. Det flotte resultat
byggede mest af alt på en voldsom vækst i
forbruget af agrokemiske hjælpestoffer som
kunstgødning og pesticider og i mindre
omfang på forædling af planter. Desuden satsede
man hårdt på meget få arter med det
resultat, at mindre end 15 plantearter danner
grundlaget for mere end 75% af verdens produktion
af fødevarer. Det kan blive en
boomerang i tilfælde af fx klimaforandringer.
Grønne takter i næste revolution
I løbet af de næste 20 år ventes den globale
efterspørgsel efter korn at stige med 40%,
hvilket langt fra kan imødekommes med nuti-
Ønskesedlen til fremtidens planteafgrøder er langt fra beskeden.
Det handler om at trylle flere afgrøder ud af ca. de samme arealer
uden at ødelægge naturens balancer og med et minimalt forbrug
af gødning og sprøjtemidler. Med naturvidenskabens samlede
arsenal af nye teknikker og metoder er ønskesedlen ikke urealistisk.
Foto: Bert Wiklund.
dens jordbrug. Kun gennem en ny og miljøvenlig
grøn revolution kan vi sikre sund mad
til at mætte jordens voksende befolkning.
Denne gang klarer vi det ikke med mere kemi,
nu er der brug for en helt ny slags grøn revolution,
der gør planterne til supereffektive
kemiske fabrikker. De skal udnytte lys og tilgængelige
næringsstoffer langt bedre end
nutidens planter. De supereffektive planter skal
samtidig være mere robuste over for fx vandmangel
og sygdomme. Sidst, men ikke
mindst, skal de have en højere ernæringsmæssig
kvalitet.
Skal trække mere energi
ud af sollyset
En miljøvenlig vej til større udbytte på samme
areal er at udvikle supereffektive planter, der er
i stand til at trække mere energi ud af solen.
Gennem dybtgående viden om planters fotosyntese
kan der udvikles planter, der er mere
effektive til at omdanne luftens kuldioxid til
plantebiomasse, som planten oplagrer både
over og under jorden. Her ligger der virkelig
en gevinst som kan føre til en dramatisk stigning
i den globale produktion af plantemateriale
til fødevarer og til en lang række andre formål.
Fx vil disse planter kunne erstatte de
petrokemiske produkter, vi kender i dag og de
kan danne grundlag for en betydelig produktion
af energi.
Fungerer også som vitaminpiller
Fejlernæring på grund af mangel på proteiner,
mineraler, mikronæringsstoffer eller vitaminer
vil kunne udryddes ved hjælp af fremtidens
nye plantelinjer, der foruden at mætte også
fungerer som vitamin- og mineralpiller. Ved at
anvende den ny teknologi sammen med viden
om menneskers ernæringsmæssige behov vil
man kunne udvikle plantelinjer, som direkte er

Den kemiske grønne revolution
I perioden 1950 - 1990 fik vi på verdensbasis langt større
kornudbytte pr. hektar, forbruget af kunstgødning steg i
nogenlunde samme takt, mens det samlede dyrkede areal faldt
Kilogram
30
3000
20
2000
10
1000
Kunstgødning
Udbytte pr
hektar
Hektar
1950 1960 1970 1980 1990 2000
designet til at sikre mod kostbetingede
mangelsygdomme. De nye planter vil
nemlig kunne designes til at indeholde
kulhydrater, aminosyrer, proteiner, fedtstoffer,
mineraler, mikronæringsstoffer og
vitaminer i de perfekt afmålte mængder
og de rigtige indbyrdes forhold.
Holder på det gode
De nye nytteplanter er designet til at
være superøkonomiske med næringsstofferne.
De vil være meget effektive til at
optage, omsætte og udnytte de naturligt
forekommende makro- og mikronæringsstoffer,
der findes i planternes omgivende
miljø. De vil være lige så økonomiske
med de næringsstoffer, som vi tilfører
afgrøderne for at kunne udnytte planternes
nye og stærkt forbedrede produktivitet.
Deres blade afgiver ingen kvælstof til
luften, og planternes rødder holder effektivt
på plantenæringsstofferne, så kun
meget små mængder næringsstoffer kan
udvaskes til grundvandet. Den stærkt forbedrede
effektivitet i planternes optagelse
og omsætning af næringsstoffer betyder,
at planteproduktionen kan foregå
næsten uden forurening af det omgivende
miljø - jorden, luften og vandet.
Skal både give mad, medicin og
materialer
Planterne bliver et af fremtidens vigtigste
råstoffer og vil dække en stigende del af
det moderne samfunds behov. Foruden
at tjene som fødevarer og husdyrfoder vil
planter kunne udvikles til at producere
store mængder af komplicerede og
meget værdifulde organiske stoffer, som
kan danne grundlag for fremstilling af
0,3
0,2
Dyrket areal
0,1
Kilde: United States Department of Agriculture
biomaterialer, forskellige kemiske produkter,
komplekse organiske forbindelser og
medicinalvarer. Planter vil fx kunne bidrage
til at imødekomme det stigende
behov for antistoffer.
Planteproduktionen vil blive grundlaget
for mange produkter vi i dag får fra
den petrokemiske industri. Et af de store
krav til fremtidens produktion af fødevarer
og forbrugsgoder vil være, at alt skal
kunne genanvendes. Derfor skal planteproduktionen
indgå i lukkede stofkredsløb,
hvilket betyder at alle produkter skal
kunne nedbrydes og indgå i de naturlige
økologiske kredsløb.
Nye nytteplanter designes på supercomputere
Computerdesign vil holde sit indtog, når
nye planteegenskaber skal fremavles.
I dag er supercomputerne blevet så kraftige,
at det ligger inden for mulighedernes
rækkevidde at analysere og udnytte
de enorme datamængder, den moderne
bioteknologi producerer. Den forøgede
computerkraft og ny viden inden for bioinformatik
skal bruges til at modellere og
designe de egenskaber, nye afgrøder skal
have i den miljøvenlige grønne revolution.
Flere nytteplanter gør os mindre
sårbare
Ved at undersøge hvorledes naturlige
organismer løser forskellige problemer,
og hvordan levende organismer producerer
enzymer, vitaminer, hormoner o.
lign. kan vi indsamle viden og ideer til
løsning af fremtidens behov. Det er i dag
muligt at efterligne og udnytte naturlige
biologiske organismers processer og
mekanismer ved at flytte gener fra de
organismer som besidder de ønskede
egenskaber over i afgrøder eller potentielle
afgrøder. Med den ny viden og nye
bioteknologiske metoder vil det også
være muligt meget hurtigt at gøre nye
arter af planter egnet til dyrkning. På
Fremtidens nytteplanter er også kemiske fabrikker. Allerede nu har amerikanske forskere skabt kartofler med et indsat
gen, der vaccinerer mod kolera. Baggrundsfoto: Michael Fischer.
Målrettet planteforædling kan bl.a. ske med automatiseret
detektion af små dna fragmenter ved hjælp af
fluorescens farvestoffer. Det giver en hurtig lokalisering
af genetiske markører, dvs. en slags mærkesedler på
generne, som kan bruges til at fremavle sorter med
ønskede egenskaber. Med brug af supercomputere vil
man kunne overskue et voksende antal kombinationer
og muligheder. Foto: Boye Koch.
denne måde øges diversiteten i det genetiske
grundlag for fødevareproduktionen,
som derved bliver mindre sårbar over for
ændringer i det globale klima.
Forbrugernes behov i centrum
Etiske overvejelser og vurdering af mulige
konsekvenser for naturen og samfundet af
nye planter og produkter vil være meget
væsentlige elementer i den miljøvenlige
grønne revolution. Producenterne af fødevarer
og forbrugsgoder vil fremover skulle
tage mere hensyn til forbrugernes behov og
ønsker til nye produktionsmetoder og produkter
fx fødevarer.
Ved markedsføringen af fx gensplejsede
majs og raps er fordelene først og fremmest
kommet producenterne til gode. Det er en
af de væsentligste årsager til forbrugernes
bekymring for anvendelsen af genteknologi
i dag. Ved at sætte forbrugerens behov og
miljøet i centrum, vil der komme en større
forståelse for og accept af behovet for at
anvende ny teknologi f.eks. gensplejsning.
Af afdelingschef ARNE JENSEN,
Afdelingen for Plantebiologi og Biogeokemi
RISØ NYT 1/00
13

Vor radioaktive
klode
Radioaktivitet og
stråling er en naturlig
og uundgåelig del af
livet på jorden, både på
godt og ondt. Meget
tyder på, at disse natur-
fænomener byder på fle-
re fordele i fremtiden
14 RISØ NYT 1/00
Radioaktivitet og røntgenstråling blev opdaget
for godt hundrede år siden. Erkendelsen
af, at vores klode er radioaktiv førte os
frem til et helt nyt verdensbillede inden for
videnskab, teknologi og politik. Strålingen fik
hurtigt gavnlige anvendelser i lægevidenskaben,
men den nukleare teknologi viste sig at
være et tveægget sværd. Atomenergien gav os
en helt ny energikilde, som i størrelse kunne
sammenlignes med kul og olie - og samtidigt
en militær teknologi med en hidtil uset
destruktiv kraft.
Denne dobbelthed kom til at præge sidste
halvdel af det tyvende århundrede. Atomenergien
er taget i brug i mange lande og i dag er
17% af verdens elproduktion baseret på kernekraft.
Men dobbeltheden består og stednavnene
Hiroshima og Nagasaki vil altid være knyttet
til atomenergiens altødelæggende militære
kraft. Også den fredelige udnyttelse af atomenergien
vækker bekymring hos mange, en
bekymring, som blev forstærket af Tjernobylulykken
i 1986.
Mikrostrålevåben mod kræftsyge
celler
I det nye århundrede vil radioaktive stoffer og
ioniserende stråling fortsat blive anvendt inden
for forskning, medicin og industri. Radioaktivitet
og stråling kan måles med stor præcision
og anvendes meget fleksibelt. På det medicinske
område kan man fx forestille sig at styre
strålingen på mikroniveau, så den med høj
præcision rammer hver enkelt kræftcelle.
I hundrede år har vi vidst, at jorden er radioaktiv. Alligevel
er det en almindelig opfattelse, at radioaktivitet er farlig,
selv i forsvindende små mængder. Den opfattelse holder
ikke i det lange løb. Som for så meget andet, vi udsættes
for, gælder det også for radioaktivitet, at risikoen er et
spørgsmål om dosis. Foto: FOCI Image Library.
Det vil betyde, at man i langt højere grad end
i dag vil kunne uskadeliggøre kræftceller med
et minimum af skade på omkringliggende sunde
celler.
Sikre kernekraftværker
Atomenergien er kommet for at blive, især
hvis det fremover viser sig, at CO2 problemet
er så reelt, at der bliver brug for at udnytte
både atomenergi og vedvarende energi så
meget som muligt for at mindske brugen af
fossilt brændsel. I de næste 10-20 år vil der
blive udviklet nye reaktortyper, udtjente anlæg
vil blive nedlagt og der vil blive taget stilling til
slutdeponering af radioaktivt affald. I løbet af
de nærmeste år vil de første slutdepoter blive
godkendt, hvor Finland formentlig kommer
først med en løsning.
Automatisk overvågning af radioaktiv
forurening
I Danmark forsker vi ikke i udvikling af nye
reaktortyper. Derimod opretholder vi en
grundlæggende nuklear viden med vægt på
nuklear sikkerhed, strålingsbeskyttelse, beredskab
og radioaktivitet i miljøet, og vi forsker i
den videre udvikling og anvendelse af nukleare
metoder.
Ulykker og uheld med spredning af radioaktive
stoffer kan fortsat ikke udelukkes, så det
vil kræve opretholdelse af nationale nukleare
beredskaber. I den videre udvikling af beredskabssystemer
spiller informationsteknologien
en afgørende rolle. Disse systemer omfatter

avancerede overvågningsteknikker med
automatiske målesystemer, data- og
informationsudveksling og matematisk
modellering af spredning og deponering
af radioaktivt materiale.
Sikker viden om strålingens biologiske
virkning
Inden for strålingsbeskyttelsen vil der i
løbet af de næste 20 år ske et gennembrud
i vor viden om virkningen af lave
strålingsdoser på biologiske systemer.
Allerede nu forskes der intenst i strålingens
virkninger på molekylart niveau, fx
med undersøgelser af, hvordan forskellige
typer stråling direkte kan påvirke DNAmolekyler
og hvorledes genetiske forhold
kan påvirke biologiske systemers følsomhed
for strålingsskader.
Når vi skal vurdere den risiko, der
er forbundet med lave strålingsdoser,
sker det ved epidemiologiske undersøgelser
af befolkninger, der har været
udsat for stråling. Man sammenligner
den udsatte befolknings sundhedstilstand
med en kortlægning af de
strålingsdoser folk har fået for år tilbage.
Det er derfor meget vigtigt at kunne
foretage pålidelige bestemmelser af
disse doser fra fortiden. Til dette formål
udvikles der metoder til såkaldt retrospektiv
dosimetri. Her er Risø førende i
udviklingen af luminescens-dosimetri,
hvor man måler, hvor stor en strålingsdosis,
der er akkumuleret i folks omgivelser,
fx i mursten i deres huse. Udviklingen
på dette område er meget lovende
og vil fortsætte i de kommende år.
Beskyttelse mod radioaktivitet i
mad og drikke
Erfaringerne har vist, at selv en lille forurening
af fødevarer eller drikkevand kan
vække betydelig uro og dermed få store
økonomiske konsekvenser. Det gælder
også, hvis der er tale om radioaktiv forurening.
Vi skal derfor fortsat kunne vurdere
konsekvenserne af en radioaktiv forurening
hurtigt og effektivt, såvel når der
kan være tale om strålingsdoser med en
mulig sundhedsmæssig betydning som
ved meget lavere doser. Dette forudsætter
en detaljeret viden om, hvordan
radioaktive stoffer spredes og omsættes i
naturen, og hvordan man måler deres tilstedeværelse
og bestemmer deres koncentration
i miljøprøver. Inden for radioøkologien
vil der i fremtiden fortsat være
behov for direkte målinger af radioaktivitet,
men også andre målemetoder som
massespektrometri vil i stigende grad blive
taget i anvendelse.
Bedre måleteknikker
Nukleare metoder anvendes i dag til mange
formål inden for forskning, industri og
medicin. Det gælder sensorteknik baseret
på ioniserende stråling, strålingssterilisering
af bl.a. medicinsk udstyr og en række
diagnostiske metoder. Potentialet for en
fremtidig udvikling på disse områder er
stort. Fx kan anvendelse af betastråling
kombineret med avanceret computerana-
Risø er førende i udviklingen af luminescens-dosimetri,
hvor man måler, hvor stor en strålingsdosis, der er
akkumuleret i folks omgivelser, fx i mursten i deres
huse. Udviklingen på dette område er meget lovende
og vil fortsætte i de kommende år.
Foto: Boye Koch.
På det medicinske område kan man fx forestille sig at
styre strålingen på mikroniveau, så den med høj præcision
rammer hver enkelt kræftcelle. Det vil betyde, at
man i langt højere grad end i dag vil kunne uskadeliggøre
kræftceller med et minimum af skade på omkringliggende
sunde celler.
Foto: FOCI Image Library.
lyse af beta-spektre give nye muligheder i
medicinsk diagnostik, og neutronaktiveringsanalyse
vil kunne anvendes endnu
mere end i dag som en sikker referencemetode
til bestemmelse af, hvor meget vi
eksponeres for en række grundstoffer i
indåndingsluften i arbejds- eller fritidsmiljøet
eller fra vore fødevarer. Inden for miljøforskning
kan både menneskeskabte og
naturligt forekommende radioaktive isotoper
anvendes som sporstoffer for transportprocesser.
Øget anvendelse af disse
isotopteknikker vil forbedre forståelsen af,
hvorledes forurening spredes og omdannes
i miljøet, og danne baggrund for en
pålidelig risikovurdering.
Radioaktivitet på godt og ondt
I hundrede år har vi vidst, at jorden er
radioaktiv. Alligevel er det en almindelig
opfattelse, at radioaktivitet er farlig, selv i
forsvindende små mængder. Den opfattelse
holder ikke i det lange løb. Som for
så meget andet, vi udsættes for, gælder
det også for radioaktivitet, at risikoen er
et spørgsmål om dosis. Om hundrede år
har vi glemt, at radioaktivitet og stråling
engang var så følsomme emner, at det
kunne hæmme en rationel udnyttelse.
Til den tid vil man også på dette område
bruge alle de muligheder, naturen og
naturlovene forærer os.
Af afdelingschef BENNY MAJBORN,
programleder ANDERS DAMKJÆR og
programleder SVEN P. NIELSEN
Afdelingen for Nuklear Sikkerhedsforskning
RISØ NYT 1/00
15

marts 2000
RISØ NYT
RisøNyt udgives af
Forskningscenter Risø,
Frederiksborgvej 399,
Postboks 49, 4000 Roskilde
Telefon 4677 4677 (Hovednr.)
4677 4021 (Redaktionen)
4677 4014 (Abonnementsændr.)
Telefax 4677 4013
E-mail risoe@risoe.dk
Internet Dette nummer af RisøNyt
og anden aktuel information fra Risø
findes på internettet under adressen
www.risoe.dk
Besøg Risø arrangerer rundvisninger
alle ugens dage for grupper på
10-50 personer.
Se mere om besøgscentret på Risøs
internetadresse (se ovenfor).
Henvendelse om besøg sker på
tlf. 4677 4022, senest en måned
inden den ønskede besøgsdato.
Besøg på hverdage koster 25 kroner
for voksne og 10 kroner for skoleelever.
Lørdag og søndag koster besøg
1200 kroner uanset gruppens
størrelse, dog maks. 50 personer.
Bibliotek Risø Bibliotek har en lang
række elektroniske informationsprodukter
og rummer omfattende samlinger
af teknisk og naturvidenskabelig
litteratur. Biblioteket er offentligt
tilgængeligt og har åbent dagligt
mellem 8.30 og 16.00, fredag dog
mellem 8.30 og 15.30.
ISSN 0108-0350
Redaktion Leif Sønderberg
Petersen (Ansv.)
Sekretær Inge Ilsøe
Oplag 7.000
Layout Punkt & Prikke
Repro og tryk Holbæk Center-Tryk
RisøNyt bringer aktuel information
om forskningen på Risø. Bladet
udkommer fire gange årligt og sendes
bl.a. til myndigheder, erhvervsvirksomheder,
presse, uddannelsesinstitutioner,
biblioteker og Risøs
medarbejdere.
Alle kan tegne et gratis abonnement
ved at bruge kuponen i bladet.
Artikler i RisøNyt kan eftertrykkes
med forfatterens tilladelse samt kildeangivelse.
www.risoe.dk
mere information
nyt design
Risøs website træder
ind i 2000 i en
kraftig fornyet udgave.
Blandt de nye emner
er Produkter & Service,
der er websider
specielt beregnet for
Risøs voksende antal
erhvervskunder og
deres særlige behov for
at kunne overskue
Risøs mange tilbud til
erhvervslivet.
Også rettet mod
vore kunder er websiderne
om RisøVærksted,
hvor Risøs tilbud
om brug af de mange
avancerede værkstedsfaciliteter bliver præsenteret.
Nyt er også websiderne Miljø og Sikkerhed.
Her findes dokumentation for, hvordan
vi opretholder en god sikkerhedskultur på
Risø. Her findes også en liste over aktuelle
sager af relevans for Risøs miljø- og sikkerhedsforhold.
Designet er ændret for at gøre siderne
grafisk enkle og så overskuelige som muligt.
Gratis abonnement
Ny abonnent: Jeg ønsker at abonnere på Risø Nyt.
Navn og adresse er anført herunder.
Jeg ønsker ikke længere at abonnere på RisøNyt.
Navn og abonnementsnummer er anført herunder.
Jeg har skiftet adresse.
Den nye adresse og abonnementsnummer er anført herunder.
Abonnementsnummer (tallene efter KHC) ................................................................
Navn .................................................................................................................................
Adresse ............................................................................................................................
Postnummer og by ....................................................................................................
Du kan også faxe kuponen til 46 77 40 13 eller sende en e-mail til janne.thygesen@risoe.dk
Det har været vigtigt for os, at siderne er hurtige
at få ind på skærmen, og at det er let at
søge og navigere rundt i alle afkroge af Risøs
meget omfattende website. Det er designbureauet
Grafikerne i København, der har lagt
rammerne for det nye design.
Tag en rundtur og find ud af, hvor meget
Risø i øvrigt har at tilbyde. Blandt andet finder
du også en web-udgave af RisøNyt og
mange andre nyheder. God fornøjelse.
Husk
frimærke
Forskningscenter Risø
Afdelingen for
Informationsservice
Bygning 115
Postboks 49
4000 Roskilde