Mehr als ein Reaktor - Besuch im Helmholtz-Zentrum in Berlin-Wannsee

27. August 2018

von Almut Christiane Zimdahl

 

Das Kompetenzteam Generation+ hatte am 18. Juni 2018 in das Helmholtz-Zentrum in Berlin-Wannsee (HZB) eingeladen. Unter strahlend blauem Himmel trafen sich etwa 30 Kolleginnen und Kollegen, um das im Jahr 2009 gegründete Forschungszentrum der Helmholtz-Gemeinschaft zu besichtigen.

Herzlichen Dank den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der Presseabteilung, die uns kompetent an diesem Nachmittag durch den Lise-Meitner-Campus führten und uns geduldig alle Fragen erläuterten.

 

Das HZB entstand durch die Fusion des Hahn-Meitner-Instituts und der Berliner Elektronenspeicherring-Gesellschaft für Synchrotronstrahlung und wird zu neunzig Prozent vom Bund und zu zehn Prozent vom Land Berlin finanziert. Es ist Teil der größten Forschungsorganisation Deutschlands. Hier arbeiten und forschen annähernd 1200 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, unter ihnen etwa 400 Wissenschaftler aus unterschiedlichen Kulturen an den Standorten Berlin-Wannsee und Berlin-Adlershof. Jährlich kommen annähernd 3000 Gastwissenschaftler aus etwa dreißig Nationen hierher, um zu experimentieren. Das HZB hat in den vergangenen Jahren den Frauenanteil in den Führungspositionen erhöht und will Frauen und Männern Chancengleichheit ermöglichen. Dazu gehören u.a. flexible Arbeitszeiten oder Homeoffice. Seit 2011 trägt das HZB das Zertifikat "berufundfamilie" der Hertie-Stiftung.

Zu der jährlich stattfindenden "Langen Nacht der Wissenschaften" hält das HZB seine Türen für interessierte Gäste offen, am bundesweiten Aktionstag "Girls Day" 2018 konnten sich die Mädchen zwei Veranstaltungen aus einer Reihe von Experimenten aussuchen und im "Schülerlabor" werden sowohl in Wannsee als auch in Adlershof Projekttage u.a. zu den Themen Magnetismus, Solarenergieforschung oder Interferenz angeboten. Es besteht auch die Möglichkeit, ein zweiwöchiges Schülerpraktikum zu absolvieren. Die Gruppen der Klassen fünf bis 13 werden von Wissenschaftlern oder Studenten betreut.

 

Alle Materie ist aus Atomen aufgebaut und die Aufgaben der Wissenschaftler des HZB in Wannsee am Berliner Forschungsreaktor reichen von der Grundlagenforschung bis zu anwendernahen Untersuchungen. In den verschiedenen Stoffen bilden die Atome durch ihre Anordnung charakteristische Muster, diese bewegen sich und diese Bewegung verursacht Wärmeerscheinungen. Um ihre Eigenschaften zu verstehen, müssen die Materialien untersucht werden. Hierzu dienen sowohl Röntgen- und Elektronenstrahlen als auch Neutronen, die gleichsam als Sonde in das Innere der Materie eindringen. Für diese wissenschaftlichen Untersuchungen wird der Forschungsreaktor des HZB, der als Quelle für Neutronenstrahlen dient, eingesetzt. So wie durch die Röntgenstrahlen nach ihrer Entdeckung neue Beobachtungsmethoden möglich wurden, so ist es auch durch den Einsatz von Neutronenstrahlen möglich geworden, in der Forschung neue Wege zu gehen.

 

Es gibt keine universelle Methode, um Materialproben zu analysieren. Im HZB werden Materialsysteme erforscht und erprobt, die dazu beitragen sollen, aktuelle und künftige Probleme zu lösen. Hierzu gehören vor allem die Energiewende, die zukunftssichere Energieversorgung oder auch die effiziente Nutzung von Energie und Ressourcen. So sind besonders für den Ausbau der Solarenergie neue Technologien gefragt (Solarzellen der nächsten Generation), weiterhin werden Materialien untersucht und Materialkombinationen entwickelt, die in der künftigen energieeffizienten Informationstechnologie (Spintronik) angewendet werden sollen. Diese Materialien werden experimentell erforscht, um zu erfahren welche mikroskopischen Prozesse für die Entstehung der makroskopischen Eigenschaften verantwortlich sind. Der Schwerpunkt liegt auf der Dünnschichttechnologie, da hier weniger Material (unter 1μm) und Energie für die Herstellung benötigt wird.

 

Im Jahr 1958 wurde im HZB der Forschungsreaktor BER I (Berliner-Experimentier-Reaktor I) in Betrieb genommen. Er war einer der ersten deutschen Reaktoren und sein Betrieb wurde 1971 eingestellt. Als sein Nachfolger wurde Ende 1973 der Forschungsreaktor BER II, ein sogenannter "Schwimmbadreaktor" eingesetzt. Der Name erklärt sich durch seine Konstruktion:

Der Kern des Reaktors (Brennelemente und die Steuerstäbe) hängt in einem offenen Wasserbecken. Das Wasser dient als Moderator (bremst freie Neutronen, die sehr energiereich/schnell sind, ab), als Kühlmittel und auch als Strahlenabschirmung. Die Wasserschicht über dem Reaktor-Kern hält die Strahlung völlig zurück. Diese Bauweise hat zwei große Vorteile:

-       der Reaktor ist gut zugänglich und

-       im Beckenwasser (Primärkühlkreislauf) herrscht Normaldruck, somit tritt die bei Kernkraftwerken nötige hohe Temperatur sowie ein großer Druck nicht auf.

Seine thermische Leistung beträgt 10 Megawatt und ist damit einige hundertmal geringer als die übliche thermische Leistung eines Kernkraftwerks. Entsprechend kleiner sind auch die Größe der Anlage und die Menge des eingesetzten Urans. Das Gebäude des Forschungsreaktors besteht aus drei Hallen:

-       der Reaktorhalle; sie umgibt das offene Wasserbecken, von dieser Halle aus werden sämtliche Arbeiten am Reaktor-Kern durchgeführt

-       die Experimentierhalle und

-       die angrenzende Versuchshalle.

Die hier tätigen Wissenschaftler sind durch Abschirmungen vor den Strahlungen geschützt. Es gibt außerdem aktive sowie passive Schutzeinrichtungen. Diese berücksichtigen ein Höchstmaß aller technischen Möglichkeiten, um Störfälle zu verhindern und vor Schäden zu schützen. Eine Nutzung der anfallenden Energie, die bei der Kernspaltung entsteht, erfolgt nicht. Der BER II ist ein "technischer Dienstleister" für die Wissenschaftler. Bis zum Ende des Jahres 2019 kann noch am Forschungsreaktors BER II gearbeitet werden, danach wird der Betrieb eingestellt. Die Planungen für den Rückbau haben bereits begonnen.

 

Um den Lise-Meitner-Campus nach 2019 weiter für Wissenschaft und Industrie nutzen zu können, entstehen großzügige Forschungsinfrastrukturen mit hochmodernen Laboratorien für die weitere Arbeit an Energiematerialien. Ein sehr wichtiges Vorhaben des HZB ist der Ausbau von BESSY II am Standort Berlin-Adlershof. Das Konzept ist wissenschaftlich innovativ. BESSY II, eine leistungsstarke Synchrotronstrahlungsquelle der dritten Generation, wird neue Experimente an Energiematerialien ermöglichen.

 

Wer mehr über Schwimmbadreaktoren und Strahlungsquellen erfahren möchte, dem sei das Buch von Hanno Krieger "Strahlungsquellen für Technik und Medizin" aus dem Springer-Vieweg-Verlag, Wiesbaden empfohlen.

 

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