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FRM II knackt den "Weltrekord" - 260 Tage Volllastbetrieb im ersten Jahr

18.12.2006 - (idw) Technische Universität München

Erst seit Mai 2005 im Routinebetrieb, ist die Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz der Technischen Universität München inzwischen eine der stärksten Neutronenquellen weltweit. Der bisherige "Weltrekord" wurde vom Institut Laue Langevin in Grenoble, Frankreich, in den 1980er Jahren mit 252 Tagen Reaktorbetrieb erzielt. Der FRM II hat diesen Rekord mit 260 Tagen im ersten Jahr übertrumpft. Motor des Erfolgs ist vor allem die weltweite Nachfrage nach den begehrten Spitzeninstrumenten an der Forschungsneutronenquelle in Garching. Die große Nachfrage stützt die Garchinger auch bei ihrem Expansionskurs in der Forschung. Längst sind nahezu alle Experimentierplätze in den beiden Hallen belegt. Zuletzt kamen die Neutronenforscher aus Jülich, deren Reaktor im Mai dieses Jahres nach 44 Jahren Betrieb abgeschaltet wurde. Sie betreiben künftig am FRM II eine Außenstelle und unterhalten acht Neutroneninstrumente in Garching. Das neue Gebäude auf dem Gelände des FRM II, das die Jülicher Mannschaft aufnehmen wird, steht kurz vor der Fertigstellung. Es bietet die Möglichkeit, eine neue Experimentierhalle für Neutronenstrahlen einzurichten und damit die Möglichkeiten der Spitzenforschung mit Neutronen weiter auszubauen.

Die Leistung der Garchinger Betriebsmannschaft ermöglichte eine Vielzahl von Experimenten, die von Wissenschaftlern aus dem In- und Ausland durchgeführt wurde. Im Bereich der Grundlagenforschung etwa erfolgten entscheidende Messungen zur Erforschung der Supraleitung. Am Instrument TRISP wurde die Wechselwirkung der Strom leitenden Elektronen mit den Eigenbewegungen der Atome (Elektron-Phonon-Wechselwirkung) untersucht. Der Durchbruch bei diesen Experimenten war die weltweit einzigartige hohe Präzision, mit der die Bewegung der Atome beobachtet wurde. Für diese Entwicklungen wurde der Erbauer von TRISP, Dr. Thomas Keller vom Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart, mit dem diesjährigen Wolfram-Prandl-Preis der deutschen Neutronenforscher ausgezeichnet.

Auch die Industrie fragt regelmäßig die besonderen Experimente mit Neutronen am FRM II nach. Bei der Optimierung von Bauteilen achten die Entwicklungsingenieure besonders bei mechanisch hoch belasteten Komponenten auf deren innere Spannungen. Sie entstehen beim Herstellungsprozess durch Umformung oder Wärmebehandlung. Diese inneren Spannungen beispielsweise in einer Kurbelwelle eines Automotors sind durchaus gewollt. Sie müssen jedoch präzise an der richtigen Stelle sitzen. Durch das Walzen der Hauptlager werden Druckspannungen in einer Kurbelwelle erzeugt, die entscheidend für eine lange Lebensdauer des Motors sind. Diese Druckspannungen verursachen jedoch an einer anderen Stelle in der Kurbelwelle das entsprechende Gegenstück, nämlich Zugspannungen. Sitzen diese unglücklicherweise in der Nähe eines Ölkanals, besteht die Gefahr der Ausbreitung von Mikrorissen in diesem Bereich.

Um diese Nebenwirkungen in den Griff zu bekommen, wurden die Neutronenstrahlen am FRM II eingesetzt: Das Instrument StressSpec, betrieben gemeinsam mit dem Hahn-Meitner-Institut Berlin, misst hier die Folgen der Spannungen, nämlich die Auslenkung der Atome, mit einer Genauigkeit von einem Milliardstel Millimeter. Die Ergebnisse werden in einem dreidimensionalen Puzzle wieder zusammengesetzt, die Eigenspannungen können sichtbar gemacht werden. Der Herstellungsprozess und die Lebensdauer des Motors wurden entscheidend optimiert.


Schon routinemäßig genutzt und nahezu voll ausgelastet sind die Bestrahlungseinrichtungen am FRM II. Hier werden Silizium-Blöcke mit Hilfe von Neutronenstrahlen dotiert oder Isotope für medizinische Anwendungen erzeugt.

Kontakt:

Prof. Winfried Petry
Technische Universität München
Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II)
Tel. (+49) 89 289-12187
Fax: (+49) 89 289-14995
Weitere Informationen: http://www.frm2.tum.de/
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