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