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 Blindgänger mit Laser entschärft: Erfolgreicher Feldversuch zum Projektende
16.10.2019 | Laser Zentrum Hannover e.V.

nachricht Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten
15.10.2019 | Technische Universität Wien

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: Fraunhofer FHR zeigt kontaktlose, zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von Kunststoffprodukten auf der K 2019

Auf der K 2019, der Weltleitmesse für die Kunststoff- und Kautschukindustrie vom 16.-23. Oktober in Düsseldorf, demonstriert das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR das breite Anwendungsspektrum des von ihm entwickelten Millimeterwellen-Scanners SAMMI® im Kunststoffbereich. Im Rahmen des Messeauftritts führen die Wissenschaftler die vielseitigen Möglichkeiten der Millimeterwellentechnologie zur kontaktlosen, zerstörungsfreien Prüfung von Kunststoffprodukten vor.

Millimeterwellen sind in der Lage, nicht leitende, sogenannte dielektrische Materialien zu durchdringen. Damit eigen sie sich in besonderem Maße zum Einsatz in...

Im Focus: Solving the mystery of quantum light in thin layers

A very special kind of light is emitted by tungsten diselenide layers. The reason for this has been unclear. Now an explanation has been found at TU Wien (Vienna)

It is an exotic phenomenon that nobody was able to explain for years: when energy is supplied to a thin layer of the material tungsten diselenide, it begins to...

Im Focus: Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten

Eine ganz spezielle Art von Licht wird von Wolfram-Diselenid-Schichten ausgesandt. Warum das so ist, war bisher unklar. An der TU Wien wurde nun eine Erklärung gefunden.

Es ist ein merkwürdiges Phänomen, das jahrelang niemand erklären konnte: Wenn man einer dünnen Schicht des Materials Wolfram-Diselenid Energie zuführt, dann...

Im Focus: Wie sich Reibung bei topologischen Isolatoren kontrollieren lässt

Topologische Isolatoren sind neuartige Materialien, die elektrischen Strom an der Oberfläche leiten, sich im Innern aber wie Isolatoren verhalten. Wie sie auf Reibung reagieren, haben Physiker der Universität Basel und der Technischen Universität Istanbul nun erstmals untersucht. Ihr Experiment zeigt, dass die durch Reibung erzeugt Wärme deutlich geringer ausfällt als in herkömmlichen Materialien. Dafür verantwortlich ist ein neuartiger Quantenmechanismus, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift «Nature Materials».

Dank ihren einzigartigen elektrischen Eigenschaften versprechen topologische Isolatoren zahlreiche Neuerungen in der Elektronik- und Computerindustrie, aber...

Im Focus: An ultrafast glimpse of the photochemistry of the atmosphere

Researchers at Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) in Munich have explored the initial consequences of the interaction of light with molecules on the surface of nanoscopic aerosols.

The nanocosmos is constantly in motion. All natural processes are ultimately determined by the interplay between radiation and matter. Light strikes particles...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Digitalisierung trifft Energiewende

15.10.2019 | Veranstaltungen

Bauingenieure im Dialog 2019: Vorträge stellen spannende Projekte aus dem Spezialtiefbau vor

15.10.2019 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2019

14.10.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer FHR zeigt kontaktlose, zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von Kunststoffprodukten auf der K 2019

16.10.2019 | Messenachrichten

Es braucht mehr als einen globalen Eindruck, um einen Fisch zu bewegen

16.10.2019 | Biowissenschaften Chemie

Blindgänger mit Laser entschärft: Erfolgreicher Feldversuch zum Projektende

16.10.2019 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics