Status und Perspektiven - SNI-Portal
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Roadmap<br />
Das Komitee für die Forschung mit Neutronen, KFN,<br />
hat im September 2003 eine „Roadmap für den zeitlich<br />
gestaffelten Betrieb der Neutronenquellen in Deutschland“<br />
vorgelegt [1]. Dabei wurden - ausgehend von den<br />
nationalen <strong>und</strong> internationalen Gegebenheiten <strong>und</strong> absehbaren<br />
Entwicklungen - Vorstellungen entwickelt <strong>und</strong><br />
Prioritäten dargestellt, um der Forschung mit Neutronen<br />
in Deutschland mittel- <strong>und</strong> langfristig eine Perspektive<br />
aufzuzeigen. Dazu wurden konkrete Empfehlungen<br />
über Ausbau <strong>und</strong> Weiterbetrieb der für deutsche Nutzergruppen<br />
wichtigen Forschungsneutronenquellen<br />
abgegeben. Die Einbindung in die internationale <strong>und</strong><br />
insbesondere die europäische Neutronenlandschaft ist<br />
von wesentlicher Bedeutung. Da Entscheidungen zum<br />
Betrieb der nationalen Neutronenquellen auch signifikante<br />
Auswirkungen im europäischen Umfeld haben, ist<br />
eine gesamteuropäische Strategie wünschenswert.<br />
Ausgangslage<br />
International wird anerkannt, dass die Forschung mit<br />
Neutronen als lebendige <strong>und</strong> sich ständig erneuernde<br />
Wissenschaftsdisziplin von großer Bedeutung <strong>und</strong> für<br />
ein sehr breites Spektrum von unterschiedlichen Forschungsgebieten<br />
unabdingbar ist [2, 3]. Zurzeit nimmt<br />
Europa auf dem Gebiet der Forschung mit Neutronen<br />
die Spitzenstellung ein. Das Institut Laue-Langevin,<br />
ILL, in Grenoble ist mit seinem Hochfl ussreaktor die<br />
derzeit weltweit beste Einrichtung. Die neue deutsche<br />
Forschungsneutronenquelle FRM-II weist vergleichbare<br />
Intensitäten der Neutronenstrahlen auf. Wesentliche<br />
politische Entscheidungen zur Entwicklung der<br />
Forschungsinfrastruktur wurden getroffen, die die<br />
Wettbewerbsfähigkeit mittelfristig sichern. Für deutsche<br />
Nutzer sind dabei von besonderer Bedeutung: das<br />
Millenniumprogramm des ILL, die volle Nutzung der<br />
Möglichkeiten des FRM-II, die Repräsentanz der Zentren<br />
der Helmholtz-Gemeinschaft, HGF, am FRM-II,<br />
der Ausbau des Berliner Neutronenstreuzentrums,<br />
BENSC, (zweite Neutronenleiterhalle) <strong>und</strong> die Beteiligung<br />
an der Instrumentierung der neuen amerikanischen<br />
Spallationsquelle, SNS.<br />
In den OECD-Studien von 1998 [4] <strong>und</strong> 2001 [3] wurde<br />
empfohlen, in den drei Weltregionen Asiatisch-Pazifischer<br />
Raum, Europa <strong>und</strong> Nordamerika je eine Spallationsquelle<br />
der nächsten Generation zu errichten. Diese<br />
Empfehlung wird mit der SNS in Oak Ridge, USA, <strong>und</strong><br />
der JSNS in Tokai, Japan, in zwei der Regionen in Form<br />
von Megawattquellen umgesetzt. Für die SNS existieren<br />
Ausbaupläne für eine zweite Targetstation <strong>und</strong> zur<br />
Leistungserhöhung.<br />
Empfehlungen zur<br />
Weiterentwicklung der Basis für<br />
die Forschung mit Neutronen in<br />
Deutschland<br />
Institut Laue-Langevin ILL<br />
Durch den gezielten Ausbau von Instrumentierung <strong>und</strong><br />
Infrastruktur ist es dem ILL gelungen, seine internationale<br />
Spitzenstellung weiter zu festigen. Das Millenniumprogramm<br />
hat das Potential, die Effi zienz der Instrumente<br />
am ILL im Mittel um einen Faktor 15 zu<br />
steigern. Ein Faktor 5 wurde bereits erreicht. Es ist von<br />
höchster Bedeutung, dass dieser Prozess konsequent<br />
weiterverfolgt wird, um auch in den kommenden Jahren<br />
die europäische Führung in der Welt zu halten. Der derzeit<br />
gültige Staatsvertrag des ILL muss 2013 um weitere<br />
10 Jahre verlängert werden. Das KFN ist der Meinung,<br />
dass das ILL als einzige wahrhaft europäische Quelle<br />
in Zukunft eine wichtige Rolle bei der Projektierung<br />
der europäischen Multi-MW-Spallationsquelle spielen<br />
sollte.<br />
Forschungsneutronenquelle FRM-II<br />
Die neue Forschungsneutronenquelle FRM-II in<br />
Garching hat erfolgreich ihre nukleare Inbetriebnahme<br />
abgeschlossen. Der Aufbau der modern konzipierten<br />
<strong>und</strong> zum Teil einzigartigen Instrumente unter Beteiligung<br />
von zahlreichen Universitäten aus ganz Deutschland,<br />
Max-Planck-Instituten <strong>und</strong> den Helmholtz-Zentren<br />
FZJ, GKSS <strong>und</strong> HMI ist weit fortgeschritten. Es werden<br />
Neutronenfl üsse <strong>und</strong> Strahlqualitäten vergleichbar mit<br />
denen des ILL gemessen. Einige der Instrumente des<br />
FRM-II haben das Potential, weltweit führend zu sein.<br />
Die langfristige Sicherung eines effektiven <strong>und</strong> hochqualifizierten<br />
Experimentier- <strong>und</strong> Nutzerbetriebes sowie<br />
der kontinuierliche Ausbau von Infrastruktur <strong>und</strong> Instrumentierung<br />
sind unabdingbar. Das KFN geht davon<br />
aus, dass der FRM-II in naher Zukunft als die nationale<br />
Neutronenquelle eine führende Rolle für die deutschen<br />
Nutzergruppen einnehmen wird <strong>und</strong> wesentlich zur<br />
Stärkung Europas auf dem Gebiet der Forschung mit<br />
Neutronen beiträgt.<br />
Repräsentanz der HGF-Zentren<br />
am FRM-II<br />
Im Juni 2004 wurde ein Vertrag zwischen dem FZJ <strong>und</strong><br />
dem FRM-II/TUM geschlossen, der eine enge Kooperation<br />
<strong>und</strong> massive Beteiligung an Instrumentierung,<br />
Betrieb <strong>und</strong> Nutzung der Experimentiereinrichtungen<br />
am FRM-II vorsieht. Das FZJ plant, insgesamt sieben<br />
eigene Geräte am FRM-II zu betreiben <strong>und</strong> die Infrastruktur<br />
vor Ort zu verstärken. GKSS hat entschieden,<br />
sich über das bereits laufende Engagement hinaus kurzfristig<br />
zusätzlich an zwei Instrumenten am FRM-II zu<br />
beteiligen <strong>und</strong> plant mittelfristig eine weitere Verstärkung<br />
der Aktivitäten. Auch das HMI betreibt ein<br />
Instrument am FRM-II. Damit wird das Angebot der<br />
verschiedenen Experimentiereinrichtungen an der weltweit<br />
modernsten kontinuierlichen Neutronenquelle in<br />
herausragender Weise ergänzt <strong>und</strong> erweitert. Das KFN<br />
begrüßt diesen Prozess <strong>und</strong> empfi ehlt, ihn konsequent<br />
fortzusetzen, um die Kompetenz <strong>und</strong> Erfahrung der<br />
Helmholtz-Zentren im Bereich der Methodenentwicklung<br />
<strong>und</strong> des Nutzerbetriebs für den FRM-II nutzbar zu<br />
machen.<br />
BENSC im Netzwerk der<br />
Mittelflussquellen<br />
Das Netzwerk der europäischen Mittelfluss-Neutronenquellen<br />
erfüllt wichtige Aufgaben für<br />
• Bereitstellung von Messzeiten für Experimente, die<br />
nicht unbedingt auf den höchsten Neutronenfl uss<br />
angewiesen sind;<br />
• Bereitstellung spezialisierter Messmöglichkeiten, die<br />
an den Spitzenquellen nicht angeboten werden;<br />
• spezialisierte Betreuung der Nutzer <strong>und</strong> Ausbildung<br />
des wissenschaftlichen Nachwuchses;<br />
• Möglichkeiten zur Methodenentwicklung inklusive<br />
Erhalt <strong>und</strong> Ausbau des Know-hows für MW-<br />
Spallationsquellen;<br />
• Aufbau internationaler Kollaborationen; <strong>und</strong><br />
• Erschließung neuer Forschungsgebiete inklusive<br />
Knüpfung von Industriekontakten.<br />
Im Moment tragen alle Quellen der Helmholtz-Zentren<br />
zu dieser europäischen Infrastruktur wesentlich bei.<br />
Entscheidungen zur zeitlich gestaffelten Stilllegung der<br />
Reaktoren in Jülich <strong>und</strong> Geesthacht sind gefallen oder<br />
zu erwarten. Nach ihrer Umsetzung bleibt nur BENSC<br />
am HMI als zweites nationales Zentrum im Netzwerk<br />
der Mittelfl ussquellen bestehen. Die Spezialisierung<br />
auf extreme Probenumgebungen ist als Alleinstellungsmerkmal<br />
weiterzuentwickeln. Mindestens bis zum<br />
vollen Nutzerbetrieb an der zukünftigen europäischen<br />
Multi-MW-Spallationsquelle bleibt BENSC unverzichtbar.<br />
Die Vision<br />
Multi-MW-Spallationsquelle<br />
Langfristig ist der Bau einer Multi-MW-<br />
Spallationsquelle als zentrale europäische Quelle der<br />
nächsten Generation unerlässlich, wenn Europa in der<br />
Forschung mit Neutronen die Spitzenposition in der<br />
Welt ausbauen will. Gemäß der Analyse der Neutronenarbeitsgruppe<br />
des „European Strategy Forum for<br />
Research Infrastructures“ (ESFRI) vom Herbst 2002<br />
[2] sollte in einer ersten Ausbaustufe eine 5 MW-Langpulsquelle<br />
(ESFRI-Szenario 2) - komplementär zu den<br />
amerikanischen <strong>und</strong> japanischen Projekten - realisiert<br />
werden. Hierzu muss auf europäischer Ebene möglichst<br />
bald eine positive Entscheidung fallen, da Planung <strong>und</strong><br />
Bau ca. 10 Jahre beanspruchen. Langfristig ist eine solche<br />
Multi-MW-Spallationsquelle in Nachfolge des ILL<br />
als die europäische Spitzenquelle unabdingbar.<br />
Deutscher Beitrag zur<br />
Multi-MW-Spallationsquelle<br />
Deutschland sollte einen signifi kanten Beitrag zu einer<br />
Multi-MW-Spallationsquelle leisten, wo immer sie in<br />
Europa gebaut wird. Ein Standort in Deutschland böte<br />
große Vorteile, z. B. in der Ausbildung <strong>und</strong> Beschäftigung<br />
von Wissenschaftlern, Ingenieuren <strong>und</strong> Technikern,<br />
in einem Zuwachs an Attraktivität für die besten<br />
internationalen Forscher, sowie durch den Technologietransfer<br />
in die Standortregion. Nach Meinung des KFN<br />
sollten das FZJ <strong>und</strong> das HMI aufgr<strong>und</strong> ihrer methodischen<br />
Kompetenz eine zentrale Rolle bei Auslegung,<br />
Konstruktion <strong>und</strong> Bau einer zukünftigen europäischen<br />
Multi-MW-Spallationsquelle <strong>und</strong> ihrer Instrumentierung<br />
spielen. Zwischenzeitlich wird die Beteiligung am<br />
Aufbau der Instrumentierung an der amerikanischen<br />
Spallationsquelle SNS empfohlen. Dadurch wird diese<br />
moderne Spitzenquelle den deutschen Nutzern zugänglich<br />
gemacht <strong>und</strong> Erfahrung in der Entwicklung<br />
<strong>und</strong> dem Betrieb von Instrumenten an einer MW-<br />
Spallationsquelle gesammelt.<br />
8 Empfehlungen<br />
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