Meilenstein der Neutronenforschung 24.01.2014, 13:47 Uhr

Ein superstarker Hochfeldmagnet für das Helmholtz-Zentrum Berlin

In diesem Jahr wird das Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) den stärksten Magneten der Welt in der Neutronenforschung in Betrieb nehmen. Die dafür nötige umfangreiche technische Infrastruktur wurde schon in Berlin installiert und getestet. Das Herzstück der Anlage ist ein supraleitender Hochfeldmagnet aus dem National High Magnetic Field Laboratory (MagLab) in Tallahassee, Florida, der gestern in Berlin angekommen ist.

Ein Schwerlastkran bringt den rund 20 Tonnen wiegenden Hochfeldmagneten in die Montagehalle des Helmholtz-Zentrums Berlin (HZB).

Ein Schwerlastkran bringt den rund 20 Tonnen wiegenden Hochfeldmagneten in die Montagehalle des Helmholtz-Zentrums Berlin (HZB).

Foto: HZB

Das Helmholtz-Zentrum Berlin hat sich einen Namen durch Experimente mit Neutronenstreuung in Kombination mit starken Magnetfeldern und tiefen Temperaturen gemacht. Nirgendwo sonst auf der Welt existiert mehr Know-how, um Proben innerhalb extrem starker Magnetfelder mit Neutronen zu beschießen und auf diese Weise den brennendsten Fragen aus Physik, Chemie, Biochemie und den Materialwissenschaften nachzugehen.

Zieleinlauf für den Hochfeldmagneten

Schon einen Monat vor dem geplanten Termin kam gestern der Hochfeldmagnet für das Instrument zum Nachweis der Neutronen EXED (Extreme Environment Diffractometer) in Berlin an. Die Spule besteht aus 16 Lagen mit Glasfaser voneinander elektrisch isolierter superleitender Windungen und wird im Betrieb mit Helium auf 4° Kelvin heruntergekühlt.

So erreicht der neue Hochfeldmagnet zunächst eine Feldstärke von 25 Tesla, die durch ein Upgrade noch auf 30 Tesla erhöht werden kann. Der bisher stärkste Magnet leistet nur 16 Tesla – es handelt sich also um einen großen Schritt nach vorn. Damit dürfte es sich für die nächsten zehn Jahre um den stärksten für die Neutronenforschung eingesetzten Magneten in der Welt handeln.

So sieht die supraleitende Spule des neuen Hochfeldmagneten aus.

So sieht die supraleitende Spule des neuen Hochfeldmagneten aus.

Quelle: HZB

Der Magnetismus spielt sowohl in der Grundlagen- als auch in der Materialforschung eine entscheidende Rolle für das Verständnis der Eigenschaften und des Verhaltens verschiedener Materialien. Dabei sind Experimente mit Neutronen besonders gut geeignet, um die magnetischen Materialstrukturen zu untersuchen. Mit diesem neuen Hochfeldmagneten können die Berliner Forscher ihre Proben einem Magnetfeld von bis zu 25 Tesla aussetzen, während sie sie mit Neutronen aus dem Forschungsreaktor BER II bestrahlen. Von den Messungen versprechen sich die Berliner Wissenschaftler neue Erkenntnisse beispielsweise für die Forschung an supraleitenden Materialien.

Projekt läuft seit 2007

Als nächstes muss der supraleitende Magnet in der für ihn vorgesehenen Montagehalle aufgebaut und in die normalleitende Spule eingesetzt werden. Im Sommer dieses Jahres soll er dann voraussichtlich zum ersten Mal das Maximum seines enorm starken Magnetfeldes bei einem Strom von 20.000 Ampere erreichen.

Danach wird er an seinen endgültigen Standort in die Neutronenleiterhalle gebracht und dort montiert und an den vorgesehenen Neutronenleiter angeschlossen. „Auf diesem Weg kann zwar noch der eine oder andere Stolperstein liegen, aber wir sind zuversichtlich, dass wir auch diese Hürde nehmen werden“, gibt sich Dr. Hartmut Ehmler, der das Projekt seit 2007 koordiniert, optimistisch.

Die Mittel für die Entwicklung und den Bau des Hochfeldmagneten sind vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Februar 2007 bewilligt worden. Der Gesamtumfang der Investitionen für dieses Projekt beträgt rund 20 Millionen Euro bei einer Entwicklungs- und Bauzeit von geschätzten sieben Jahren.

Von Klaus Ahrens

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