Bis 2010 soll in Europa die leistungsfähigste Quelle der Welt entstehen
Forscher kämpfen um neue Neutronenfabrik

Neutronen sind das ideale Instrument für das Erforschen der inneren Struktur von Materialien und Molekülen. Bislang werden die kleinen neutralen Teilchen in Reaktoren hergestellt. Diese Anlagen sind inzwischen jedoch veraltet. Forscher in Europa wollen daher eine neue leistungsfähigere Anlage bauen.

 

DÜSSELDORF. Die europäischen Neutronenforscher machen Druck. Nur mit einer neuen leistungsfähigeren Neutronenquelle könne Europa seine führende Rolle in der Neutronenforschung verteidigen. So lautet das Argument der rund 4000 Wissenschaftler, die auf dem Kontinent mit elektrisch ungeladenen Teilchen die Gesetzmäßigkeiten und Strukturen von Werk- und Wirkstoffen erforschen. Auf einem Kongress, der Ende nächster Woche in Bonn stattfindet, wollen die Forscher vor allem den politischen Entscheidern in Europa klarmachen, dass der Bau einer leistungsfähigeren Neutronenstrahlquelle bis zum Jahre 2010 auch trotz leerer Kassen dringend notwendig ist.

Neutronen dringen tief in Materie ein - in Metall ebenso wie in Gewebe - und geben Einblick in den inneren Aufbau des jeweiligen Materials und - was besonders wichtig ist - auch in die darin ablaufenden Prozesse. Nur wenn diese Zusammenhänge bekannt sind, können Forscher in den Labors der Firmen und Institute neue Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften entwickeln.

So ist Chemikern beim Degussa-Konzern mit Hilfe von Neutronenstreuexperimenten gelungen, die Wirkung von chemischen Prozessen mit dem Katalysator Paladium zu optimieren. Forscher am Forschungszentrum Jülich haben nach Untersuchungen mit Neutronen die Waschkraft von Tensiden erheblich steigern können. Und Esso hat mit elektronenmikroskopischen Untersuchungen herausgefunden, wie mit Zusätzen verhindert werden kann, dass paraffinreiches Dieselöl im Winter die Filter verstopft.

Amerikaner und Japaner bauen bereits neue Neutronenfabriken

Heute werden die begehrten Neutralteilchen überwiegend mittels Kernspaltung in Forschungsreaktoren erzeugt. "Viele dieser Reaktoren werden jedoch in den kommenden Jahren aus Altersgründen abgeschaltet", sagt Richard Wagner, Vorstand im Forschungszentrum Jülich. Schon seit Jahren planen daher die Neutronenforscher weltweit den Bau von neuen leistungsfähigeren Anlagen. In den USA und Japan wurde mit dem Bau bereits begonnen. Europa befindet sich dagegen erst im Entscheidungsprozess.

In den neuen Anlagen werden die Neutronen nicht mehr durch Kernspaltung freigesetzt, sondern durch Absplitterung (Spallation) von schweren Atomkernen: Protonen (positiv geladene Kernteilchen) werden dabei mit nahezu Lichtgeschwindigkeit auf einen Atomkern geschossen. Der Atomkern wird angeregt (aufgeheizt) und gibt Neutronen ab. "Das ist eine sehr viel elegantere und effektivere Methode der Neutronenerzeugung als die mittels Kernreaktor", sagt Richard Wagner.

Dass diese neue Technik funktioniert, haben bereits erste Anlagen bewiesen. Die erste Spallationsquelle wurde in Villingen in der Schweiz gebaut. Weitere Anlagen stehen inzwischen am Institut Laue-Langevin in Grenoble und im Rutherford Appleton Laboratory in Cheshire (Großbritannien). Hierbei handelt es sich jedoch um Neutronenquellen mit noch niedrigen Leistungen. Die neue europäische Strahlquelle ESS soll dagegen eine Strahlleistung von 2 x 5 MW besitzen. Durch Pulsung soll außerdem ein 1 000-fach höherer Neutronenfluss erreicht werden. Das mache die ESS deutlich leistungsfähiger als die in den USA in Bau befindliche Spallationsneutronenquelle (SNS), sagt der Jülicher Professor Wagner.

Die Spallationsneutronenquelle benötigt zum Betrieb kein spaltbares Material und es läuft daher keine Kettenreaktion ab. Damit stellt die neue Technik einen echten Fortschritt gegenüber dem Betrieb eines derzeitigen Reaktors dar. Die Abspaltungsreaktion ist sofort zu Ende, wenn die Energiequelle abgeschaltet wird oder ausfällt. Die Neutronenproduktion kann auf der anderen Seite ohne Probleme schnell wieder in Gang gesetzt werden. Ein Reaktor hingegen muss nach dem Abschalten langsam und damit zeitaufwendig hochgefahren werden.

Wo die neue europäische Neutronenstrahlquelle gebaut werden wird, ist zurzeit noch ungewiss. Um das 1,5-Milliarden-Projekt bewerben sich derzeit fünf Standorte: das Rutherford-Appleton Laboratory und Yorkshire in Großbritannien, ein bislang ungenanntes Forschungsinstitut in Skandinavien, das Forschungszentrum Jülich sowie die Länder Sachsen und Sachsen-Anhalt. Es werden weitere Bewerbungen erwartet. Auf der Konferenz in Bonn präsentieren sich erstmals alle Bewerber mit eigenen Informationsständen. Eine Entscheidung über das Projekt wird für Ende 2003 erwartet.

Von Hans Schürmann, Handelsblatt

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