Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forschungszentrum Jülich plant neuartige Neutronenquelle

17.02.2016

Konzept auf Festakt zum zehnjährigen Bestehen des Jülich Centre for Neutron Science vorgestellt

Forschung mit Neutronen ermöglicht einzigartige Einblicke in das Innere von Materie und ist damit eine Schlüsseltechnologie für viele Wissenschaftsbereiche. Die aufwendigen Untersuchungen finden oft an Forschungsreaktoren statt, von denen viele in den kommenden Jahren das Ende ihrer Betriebsdauer erreichen werden.


Eine extrem kompakte Neutronenquelle mit Beschleunigern relativ niedriger Endenergie will das Jülicher Projektteam durch Nutzung neuster technologischer Entwicklungen in den Bereichen Target, Moderator, Strahlextraktion, Strahlführung und Neutronenoptik realisieren. Optimiert für bestimmte Untersuchungen, etwa von kleinen Proben, soll sie die großen internationalen Anlagen in idealer Weise ergänzen.

Copyright: Forschungszentrum Jülich


Prof. Dr. Thomas Brückel (links), Direktor am JCNS, stellte das Konzept der hochbrillanten Neutronenquelle auf einem Festakt anlässlich des zehnjährigen Bestehens des Instituts vor. Die weiteren Festredner von links: Prof. Dr. Ghaleb Natour, Direktor am ZEA, Prof. Dr. Helmut Schober, ILL, Prof. Dr. Dieter Richter, JCNS, Prof. Dr. Sebastian Schmidt, Mitglied des Jülicher Vorstands, und Prof. Dr. Richard Wagner, ehemaliges Mitglied des Jülicher Vorstands.

Copyright: Forschungszentrum Jülich

Das Forschungszentrum Jülich hat mit der Entwicklung eines Konzepts für kosteneffiziente Neutronenquellen begonnen, die mittelgroße Anlagen ablösen sollen. Sie funktionieren ohne die reaktortypische Kettenreaktion. Auch kleinere Anlagen im Labormaßstab lassen sich mit dem gleichen Prinzip realisieren.

Das Konzept und die Ergebnisse erster Komponententests haben die Forscher in der Januarausgabe der internationalen Fachzeitschrift European Physics Journal Plus (DOI: 10.1140/epjp/i2016-16019-5) und auf einem Festakt anlässlich des zehnjährigen Bestehens des Jülich Centre for Neutron Science (JCNS) am 17. Februar vorgestellt.

„Leistungsfähige mikroskopische Analysemethoden sind eine wichtige Voraussetzung für die Entwicklung neuer Materialien und Materialsysteme. Neutronen sind dabei wegen ihrer einzigartigen Eigenschaften für Wissenschaftler vieler Disziplinen unverzichtbar, von der Physik über die Chemie, Biologie, Geologie bis hin zu den Material- und Ingenieurswissenschaften“, betonte Prof. Sebastian M. Schmidt, Mitglied des Jülicher Vorstands, auf dem Festakt in Jülich.

Die ungeladenen Bausteine von Atomkernen verraten unter anderem, wo sich Atome befinden, wie sie sich bewegen und welche magnetischen Eigenschaften sie besitzen. Im Gegensatz zu Techniken wie der Elektronenmikroskopie oder der Röntgenbeugung liefern sie auch Informationen über leichte Elemente und können für sensible Proben genutzt werden.

Die wissenschaftlich und technisch anspruchsvollen Untersuchungen finden an großen und mittelgroßen spezialisierten Forschungsanlagen, den Neutronenquellen, statt. Oft handelt es sich um Forschungsreaktoren. Einige davon werden jedoch bereits in weniger als 5 Jahren ihren Betrieb einstellen.

Das Jülicher Konzept basiert auf der Nutzung neuester technologischer Entwicklungen, die eine beschleunigerbasierte Produktion stark gebündelter Neutronen ermöglicht. Anders als bei Reaktoren findet hier keine Kettenreaktion statt – stattdessen werden Neutronen durch Kollisionen von beschleunigten Deuteriumatomen mit Metallfolien freigesetzt.

Mit der neuen Neutronenquelle können Neutronen für ausgewählte Zwecke besonders effizient genutzt werden. „Für bestimmte Fragestellungen werden so Ergebnisse möglich, die den derzeit führenden Quellen nicht nachstehen, und dies mit nur circa 30 Prozent der Kosten“, erläuterte Prof. Dr. Thomas Brückel, Direktor am JCNS. Die gebündelten Neutronen eignen sich sehr gut, um kleine Proben zu untersuchen, etwa Proteinkristalle, die oft kleiner als einen Kubikmillimeter sind. So lässt sich etwa die Position leichter Elemente ermitteln, die oft entscheidend für die biologische Funktion ist.

Zunächst soll die Machbarkeit an einem Prototypen gezeigt werden. Dazu haben die Jülicher mittels Computersimulationen und Tests an Bauteilprototypen bereits erste Komponenten für die HBS optimiert. Die Helmholtz-Gemeinschaft hat das Projekt wegen seiner Bedeutung für den Forschungsstandort Deutschland auf die „Roadmap für Forschungsinfrastrukturen 2015“ aufgenommen.

„In der Forschung mit Neutronen ist Europa weltweit führend. Diese Stellung hat es einem Netzwerk von Neutronenquellen zu verdanken. Selbst die zukünftig weltweit stärkste beschleunigerbasierte Neutronenquelle, die European Spallation Source (ESS), die derzeit im schwedischen Lund entsteht, kann allein die Lücke nicht schließen, die durch den Wegfall der Forschungsreaktoren gerissen wird“, so Brückel . „Um bestimmte wissenschaftliche Experimente durchführen, Nutzer anwerben, Nachwuchs ausbilden und Methoden entwickeln zu können, brauchen wir daher weiterhin ein europäisches Netzwerk von Neutronenquellen.“

Über das Jülich Centre for Neutron Science

Seit seiner Gründung 2006 ist das Jülicher Institut mit der – in der Neutronenforschung einmaligen – Strategie erfolgreich, seinen Nutzern herausragende Instrumente an den international führenden Neutronenquellen anzubieten und dies mit einem exzellenten wissenschaftlichen Umfeld in ausgewählten Forschungsfeldern zu kombinieren. An der weltweit leistungsfähigsten Neutronenquelle der Welt, am Institut Laue-Langevin im französischen Grenoble ist das JCNS an fünf Instrumenten beteiligt. Unter dem Dach des Heinz Maier-Leibnitz Zentrums an der leistungsfähigsten deutschen Forschungsneutronenquelle in Garching bei München betriebt das JCNS zurzeit elf Neutroneninstrumente, zum Teil gemeinsam mit Partnerinstitutionen; zwei weitere sind im Bau. An der Spallation Neutron Source in Oak Ridge, USA, ermöglicht ein Jülicher Neutronenspektrometer als einziges nichtamerikanisches Messinstrument deutschen und europäischen Forschern, wertvolle Erfahrungen zu sammeln für den Bau und Betrieb von Instrumenten für die ESS. Drei Instrumente hat das Forschungszentrum an den chinesischen CARR-Reaktor in der Nähe von Peking verkauft, wodurch deutsche Forscher auch die dortigen Instrumente nutzen können.

Originalveröffentlichung:

The Jülich high-brilliance neutron source project;
U. Rücker, T. Cronert, J. Voigt, J.P. Dabruck, P.-E. Doege, J. Ulrich, R. Nabbi, Y. Bessler, M. Butzek, M. Büscher, C. Lange, M. Klaus, T. Gutberlet and T. Brückel;
Eur. Phys. J. Plus (2016) 131: 19;
DOI 10.1140/epjp/i2016-16019-5

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Thomas Brückel, Direktor am Jülich Centre for Neutron Science und Peter Grünberg Institut – Bereich “Streumethoden” (JCNS-2/PGI-4), Forschungszentrum Jülich, Tel. 02461 61-4750, E-Mail: t.brueckel@fz-juelich.de

Pressekontakt:

Angela Wenzik, Wissenschaftsjournalistin, Forschungszentrum Jülich,
Tel. 02461 61-6048, E-Mail: a.wenzik@fz-juelich.de

Weitere Informationen:

http://www.fz-juelich.de/jcns/ - Jülich Centre for Neutron Science
http://www.fz-juelich.de/jcns/EN/Leistungen/High-Brilliance-Neutron-Source/_node... - “The High Brilliance Neutron Source Project” (engl.)
http://www.fz-juelich.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/UK/DE/2006/index4549_htm.... - Pressemitteilung vom 13.2.2006 zur Gründung des JCNS
http://www.fz-juelich.de/ics/ics-1/DE/UeberUns/JCNSHistory/_node.html - Die Geschichte des JCNS

Angela Wenzik | Forschungszentrum Jülich

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Heiß & kalt – Gegensätze ziehen sich an
25.04.2017 | Universität Wien

nachricht Astronomen-Team findet Himmelskörper mit „Schmauchspuren“
25.04.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

Jenaer Akustik-Tag: Belastende Geräusche minimieren - für den Schutz des Gehörs

27.04.2017 | Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

VLC 200 GT von EMAG: Neue passgenaue Dreh-Schleif-Lösung für die Bearbeitung von Pkw-Getrieberädern

27.04.2017 | Maschinenbau

Induktive Lötprozesse von eldec: Schneller, präziser und sparsamer verlöten

27.04.2017 | Maschinenbau

Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

27.04.2017 | Informationstechnologie