Weg ist frei für Entwicklung zur Serienreife

Den ersten Magneten, der speziell für die zukünftige Beschleunigeranlage FAIR entwickelt wurde, haben Wissenschaftler und Ingenieure beim GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in den letzten Wochen erfolgreich getestet. Damit ist der Weg frei für die Weiterentwicklung bis hin zur Serienreife. Es werden 108 Magnete dieser Bauart für FAIR benötigt. Die Elektro-Magnete sind supraleitend und haben eine Länge von fast drei Metern und ein Gewicht von über drei Tonnen. Magnete sind zentrale Komponenten von Teilchenbeschleunigern. Mit ihnen werden die Teilchen gelenkt und auf Kreisbahnen gehalten.

In den seit November laufenden Tests bei GSI hat der Magnet die entscheidenden Anforderungen für den Einsatz in einem Kreisbeschleuniger von FAIR erfüllt. Wichtigste Anforderung ist, dass der Magnet sich besonders schnell regeln lässt. In nur einer Sekunde kann er von Null auf die maximale Feldstärke von 2 Tesla gleichmäßig hoch und wieder herunter gefahren werden. Die Feldstärke von 2 Tesla ist fast hunderttausend Mal stärker als die Feldstärke des Erdmagnetfelds, in dem sich eine Kompassnadel bewegt.

Außerdem konnten die unvermeidbaren Wechselstrom- und Wärmeverluste minimiert werden. Dies ist besonders wichtig, da der Magnet supraleitend ist und mit flüssigem Helium auf minus 269 Grad Celsius gekühlt wird. Das sind vier Grad über dem absoluten Nullpunkt. Zu hohe Verluste würden die Temperatur erhöhen und die Supraleitung zunichte machen.

In zukünftigen Tests muss nun weiter überprüft werden, ob der Magnet Langzeitbelastungen standhält. Die Magnete werden bei ihrem Einsatz im FAIR-Beschleuniger jahrzehntelang fast ohne Unterbrechung rund um die Uhr betrieben. Aufbauend auf den Testergebnissen soll für die weitere Entwicklung ein zweiter verbesserter Prototyp gebaut werden. Daran soll die Produktion einer Vorserie anschließen.

Das Magnet-Design wurde in den letzten vier Jahren von GSI in Zusammenarbeit mit dem JINR (Joint Institute for Nuclear Research) in Dubna / Russland entwickelt. Gefertigt wurde er von der Firma Babcock Noell in Würzburg. Im August wurde der Magnet zu GSI geliefert. Diese Art von Magneten wird innerhalb der FAIR-Anlage am größten Kreisbeschleuniger eingesetzt werden, der einen Umfang von 1100 Metern besitzt.

FAIR steht für "Facility for Antiproton and Ion Research". Es ist weltweit eines der größten Forschungsvorhaben für die physikalische Grundlagenforschung. FAIR ist eine Beschleunigeranlage, die Antiprotonen- und Ionenstrahlen mit bisher unerreichter Intensität und Qualität liefern wird. Die FAIR-Anlage wird aus acht Kreisbeschleunigern, von denen die beiden größten einen Umfang von 1100 Metern besitzen, zwei Linearbeschleunigern und rund 3,5 Kilometern Strahlführungsrohren bestehen. Die bereits existierenden GSI-Beschleuniger werden dabei als Vorbeschleuniger dienen. An FAIR wird eine nie dagewesene Vielfalt an Experimenten möglich sein, durch die Forscher aus aller Welt neue Einblicke in den Aufbau der Materie und die Entwicklung des Universums, vom Urknall bis heute, erwarten.

Bildmaterial zum Download:

Neu entwickelter Magnet für die FAIR-Beschleunigeranlage

72 dpi
300 dpi

Foto: C. Grau, GSI

Neu entwickelter Magnet für die FAIR-Beschleunigeranlage

72 dpi
300 dpi

Foto: J. Guse, GSI

Neu entwickelter Magnet für die FAIR-Beschleunigeranlage

72 dpi
300 dpi

Foto: Babcock Noell GmbH