Elektroniknet Logo

Europäische Spallationsquelle

Lapp liefert Verbindungstechnik für die ESS

ESS
© WEKA Fachmedien, Perry Nordeng, ESS

Um Materie mithilfe von Neutronen genauer zu erforschen, entsteht im schwedischen Lund derzeit die Europäische Spallationsquelle ESS. Über ein Dutzend Länder sind an dem 1,843 Milliarden Euro teuren Projekt beteiligt – auch Deutschland. Viele Verbindungslösungen für dieses Projekt kommen von Lapp.

Neutronen erlauben tiefe Einblicke in die innere Struktur und Dynamik von Materie, ohne die Untersuchungsobjekte zu zerstören. Die ungeladenen Nukleonen können bis zu Billiardstel Meter kleine Strukturen und Billiardstel Sekunden kurze Bewegungen feststellen. Sie machen Kristallgitter und magnetische Strukturen, aber auch Bewegungen von Teilchen sichtbar und identifizieren verschiedene Isotope eines Elements.

Dadurch eröffnen sich faszinierende Möglichkeiten. Mit den Neutronen aus der Europäische Spallationsquelle ESS lassen sich Materialeigenschaften erforschen, die mit anderen Methoden nicht möglich wären. Forschende aus Physik, Chemie, Biologie, Life Science, Energieforschung, Medizin, aber auch Archäologie und Kunstgeschichte werden wichtige Entdeckungen für die Menschheit machen können. Diese Neutronenquelle entsteht derzeit im schwedischen Lund und soll 2025 in Betrieb gehen.

Relevante Anbieter

In Südschweden soll die weltweit stärkste Neutronenquelle in Betrieb gehen - die Europäische Spallationsquelle ESS. Forscher aus den verschiedensten Fachbereichen fiebern dem Start schon jetzt entgegen. Sir Patrick Stewart stellt die ESS in diesem Video vor.

Doch es ist nicht so einfach, die gewünschten Neutronen zu gewinnen. Neutronen sind im Atomkern festgehalten. Sie müssen also »befreit« werden. Statt Kernspaltung zu nutzen, wird im ESS dafür das Konzept der Spallation, was so viel wie »Absplitterung« bedeutet, genutzt. Dies funktioniert folgendermaßen: Eine Ionenquelle wird mit rasch wechselnden elektromagnetischen Feldern voller Wasserstoffgas aufgeheizt, damit sich die Elektronen aus den Gasmolekülen lösen. Zurück bleiben die Protonen.

Diese werden in einem sechshundert Meter langen, unterirdischen Linearbeschleuniger mithilfe von weiteren elektromagnetischen Feldern so stark beschleunigt, bis sie mit einer Energie von rund zwei Gigaelektronenvolt nahezu mit Lichtgeschwindigkeit durch den Beschleuniger rasen. In der Targetstation kollidieren die Protonen mit einem rotierenden Target, das aus dem Schwermetall Wolfram besteht. Dieses sogenannte Target besteht aus dem Schwermetall Wolfram. Hier spalten die Protonen Neutronen aus den Kernen der Wolframatome ab, etwa zwanzig bis dreißig Neutronen für jedes Proton. Sie gilt als wesentlich effizienter als die Kernspaltung, da sie viel größere Neutronenflüsse für die Forschung liefert, mit dem zusätzlichen Vorteil, dass sie keine selbsterhaltende Kettenreaktion beinhaltet.

Damit ist der Prozess aber noch nicht ganz abgeschlossen. Die aus dem Wolfram-Target freigesetzten Neutronen sind noch viel zu schnell und energiereich, um für wissenschaftliche Experimente genutzt zu werden. Sie müssen von etwa zehn Prozent der Lichtgeschwindigkeit auf etwa die Schallgeschwindigkeit abgebremst werden. Dazu schickt man sie durch Moderatoren, die mit Wasser oder flüssigem Wasserstoff gefüllt sind.

Nach dieser quasi »Vollbremsung« gelangen die freien Neutronen über Beamlines zu den Experimentierplätzen. Hier zeichnen Detektoren auf, wie sich die Neutronen beim Durchgang durch verschiedene Materialproben verändern. So lässt sich berechnen, wie sich die Atome in der Probe anordnen und wie sie sich bewegen. Diese Analyse wird mithilfe des Daten- und Softwarezentrums in Kopenhagen durchgeführt.


  1. Lapp liefert Verbindungstechnik für die ESS
  2. Die ESS ist umfangreich verkabelt

Das könnte Sie auch interessieren

Verwandte Artikel

U.I. LAPP GmbH