Auricher Wissenschaftstage –
Forum einer dritten Kultur
Praktikum am Institut für Plasmaphysik in Jülich
vom 10. bis zum 20. März 2008
Von Immo Stanke
Ich absolvierte in den Osterferien ein freiwilliges Praktikum der Auricher Wissenschaftstage im Forschungszentrum Jülich. Da ich mich sehr für Physik und insbesondere für Kernfusion interessiere, war ich froh über die Chance, ein Praktikum an einem der wenigen Fusionsreaktoren in Deutschland durchzuführen. Zwei Wochen lang bekam ich einen umfassenden Einblick in die Arbeit dort.
Die Forschungszentrum Jülich GmbH ist ein Unternehmen, das zu 90% der Bundesrepublik Deutschland und zu 10% dem Land Nordrhein-Westfalen gehört. Es beschäftigt ca. 4300 Menschen, davon 1100 Wissenschaftler und 400 Doktoranden und hat jährlich etwa 700 Wissenschaftler aus aller Welt zu Gast. Die Forschungsbereiche erstrecken sich über verschiedenste Fachgebiete. Physik, Chemie und Meteorologie sind ebenso vertreten wie etwa Medizin oder Mathematikwissenschaften. Das Forschungszentrum ist hervorgegangen aus dem Kernforschungszentrum Jülich, früher wurde dort überwiegend an nuklearer Sicherheitstechnik geforscht, heute sind die beiden experimentellen Kernreaktoren stillgelegt und im Rückbau begriffen.
Eine Übersicht des Geländes vom FZ Jülich
Ich leistete mein Praktikum im Bereich der Energiephysik ab. Es wird dort an der Verbesserung von bestehenden Kraftwerkstypen gearbeitet, vor allem eine neue Energiequelle, die Kernfusion, erforscht. Die Kernfusionsforscher arbeiten international zusammen, im Mittelpunkt der Forschung steht momentan ein sehr großer Fusionsreaktor namens ITER. Dieser soll erstmals Energie liefern, indem die Fusion länger aufrecht erhalten wird. Letztendlich werden genügend neue Erkenntnisse für ein richtiges Fusionskraftwerk erwartet. Der ITER entsteht bereits in Frankreich und soll etwa 2016 in Betrieb genommen werden. In Jülich steht ein Großexperiment namens TEXTOR (Torus Experiment for Technology Oriented Research) im Mittelpunkt. Es ist ein im Vergleich zu anderen Anlagen eher kleiner experimenteller Fusionsreaktor, in welchem die Wechselwirkungen zwischen dem Plasma und der Reaktorwand erforscht werden. So können bessere Materialien für zukünftige Reaktoren gefunden werden und neue Technologien entwickelt werden, die deren Wandverschleiß verringern. Als die vielversprechendsten Materialien für diesen Zweck gelten Graphit, Wolfram und Beryllium.
Der Textor
Während meines Aufenthalts befand sich der TEXTOR in einer Umbau- und Wartungsphase, es fand also kein „Schussbetrieb“ statt, das heißt, es wurden keine Kernfusionsexperimente betrieben und das Gerät war geöffnet. Dies hatte zwar den Nachteil, dass ich keine Plasmaentladungen mitverfolgen konnte, dafür konnte ich jedoch das Gerät an sich gut kennen lernen, sogar meinen Kopf hineinstecken. Mir wurde sehr viel gezeigt und viele der sehr zahlreichen am TEXTOR befindlichen Experimente erklärt.
Ich half bei einem Experiment zur „Laserdesorbtion“, bei welchem die Innenverkleidung des Reaktors mit einem starken Industrielaser, den man sonst zum Schweißen verwendet, beschossen wurde. Da sich die Graphitplatte der Verkleidung, die beschossen wurde, in einem Vakuumgefäß befand, konnte man mithilfe eines Massenspektrometers (Quattropol) die Massen der Teilchen, die der Laserpuls aus der Platte löste, bestimmen. Auf diese Weise konnte man genau sagen, welche Stoffe sich auf der Platte während des Betriebes abgelagert hatten. Indem man diese Daten auswertet, kann man die Materialien der Verkleidung verbessern, die daraus gewonnenen Erkenntnisse fließen z. B. auch in den ITER ein.
Die Kameras zur Plasmabeobachtung
Des Weiteren kalibrierte ich einen Tag lang Kameras zur Plasmabeobachtung mit Hilfe einer sog. Ulbricht-Kugel. Die Ulbricht-Kugel sendet ein genau festgelegtes Lichtspektrum aus. Wir machten Aufnahmen in verschiedenen Positionen und mit verschiedenen Filtern, jedesmal mussten die Kameras bzw. die Software neu eingestellt werden, um eine Überbelichtung zu verhindern. Dies nahm trotz guter Teamarbeit einen ganzen Tag in Anspruch. Die Kameras werden dazu verwendet, die Plasma-Wand-Wirkung und die dabei ablaufenden chemischen Reaktionen zu beobachten, indem man später das Spektrum auswertet. Die Kalibrierung lieferte für alle möglichen Messungen ein Referenzspektrum.
Die Ulbricht-Kugel im Textor
Über diese zwei Beispiele hinaus habe ich viele weitere Arbeiten am TEXTOR kennen und auch ein wenig verstehen gelernt, so dass ein umfassender Eindruck der Arbeit von Physikern und Ingenieuren in Jülich entstand. Mir wurde klar, welche Arbeiten und Probleme einem Physiker in seinem Alltag begegnen und wie diese gelöst werden. Des Weiteren lernte ich viele neue Aspekte der Kernfusion kennen und habe viele interessante Gespräche geführt. Für mich war das Praktikum also eine gute Erfahrung.