Ansicht des FRM II und Atom-Ei

(Foto: W. Schürmann, Website FRM II)

Eine Reise durch die Welt der Neutronen

von Lyubomir Hristov

Der Atom-Ei Reaktor stand auf einem Tisch im Wartezimmer. Das Modell reichte mir fast bis zum Kopf; durch seine glatten Wände sah es wie ein großes Metall Ei aus. Durch ein kleines Loch in der verchromten Hülle wurden kleine Senken und Rohre auf der Innenseite sichtbar und genau im Zentrum stand eine Abbildung des Reaktorkerns. Eine Reihe von Stäben wurde vorsichtig in einem Wasserbecken angeordnet, wo kleinste Kettenreaktionen auftreten können.

Das Ei wurde schon vor langer Zeit entkernt, das bedeutet, dass der Kern von außen entfernt wurde.  Jetzt ist es ein hohles historisches Wahrzeichen des Atomzeitalters. Der Reaktor wurde 2000 komplett abgeschaltet (er war 43 Jahre lang als Deutschlands erster Forschungsreaktor in Betrieb) und sein Nachfolger, der moderne FRM II (Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz, benannt nach dem Physiker, der die Idee für das Atom-Ei hatte) nahm den Platz neben ihm ein. Durch diesen Reaktor geht unsere Tour.

Modell von dem Atom-Ei (Foto: L. Hristov)

Prof. Heinz Maier-Leibnitz (Foto: Website FRM II)

In der Lobby des Reaktorgebäudes mussten wir Gummi Schuhüberzüge anziehen und dort trafen wir auch unsere Guides, die weiße Laborkittel trugen und uns in die Grundlagen einwiesen. Die Atmosphäre war gewissermaßen freundlich und offen, es machte den Eindruck, als ob dies ein kleines Labor war, in dem sogar das Sicherheitspersonal aufmerksam und rücksichtsvoll war. Wir wurden in zwei Gruppen aufgeteilt, aus denen jeweils eine Person einen Dosimeter mitnahm (ein Gerät, das die Stärke der Strahlung im Umfeld und in der Einheit micro Sievert misst). Aus Neugierde entschied ich mich, einen zu nehmen. Er hatte das Gewicht und die Größe eines Pagers (außer, dass er wohl besser Strahlungen als Nachrichten empfangen konnte). Während der ganze Zeit wurden 0 µSv angezeigt – zum Vergleich: ein Mensch ist täglich durchschnittlich 10 µSv ausgesetzt.

Der FRM II in Garching produziert Neutronen (je mehr desto besser), die in den Forschungen von verschiedenen Instituten im Rahmen der sogenannten Experimentier-Halle genutzt werden. Um diesen Teil der Anlage zu betreten, mussten wir einige große Druck Türen passieren. Das Innere des Experimentierfeldes stand, wie unser Guide uns erklärte, unter negativem Druck. Der Luftdruck war innen kleiner als außen, eine Art Sicherheitsbehälter, der verhinderte, dass kontaminierte Partikel durch einen Lufthauch nach draußen gelangen konnten. Sogar in einem Nuklearreaktor, der ausschließlich für Forschungszwecke genutzt wird, gibt es nämlich immer die Gefahr einer Kontamination.

Blick auf die Instrumente der Positronenquelle

Die Instrumente der Positronenquelle (Foto: W. Schürmann, Website FRM II)

Die Forschungskammer, die für uns wie ein umgedrehtes „U“ aussah, war zwar groß, aber auch so vollgestellt mit wissenschaftlichen Instrumenten, Abschirmungen und Metallröhren, dass man kaum genug Platz hatte, um sich umzudrehen, ohne sich in ein Kabel zu verwickeln. Unser erster Halt war ANTARES (Advanced Neutron Tomography and Radiography Experimental System), ein Neutronenbildgebungsgerät, das auch Neutronentomografie genannt wird. Grundsätzlich nimmt es genau wie X-Strahlen Bilder auf, nur dass das Bild nicht von der Dichte des Materials abhängt. Wegen den Informationen auf den Plakaten, die außen an den Wänden angebracht waren, konnten wir ahnen, welche Auswirkungen dieses Projekt hat: man kann dadurch das Innere eines Automotors aufnehmen oder mithilfe von Neutronen mineralisierte Fossilien oder fest verschlossene archäologische Präparate „öffnen“.

Wir traten ein, um einen kurzen Blick auf die „Kamera“ dieses Projekts zu werfen. Neutronenleiter (quadratische Rohre, die innen vollständig mit Spiegeln bedeckt sind) leiten die Neutronen direkt aus dem Kernreaktor in die Kammer mit der zu bebildernden Probe. Hinter dem Neutronenstrahl und der Probe befindet sich ein Aufnahmegerät, das das Bild aufnimmt.

Wegen des Kontaminationsrisikos in der Experimentier-Halle musste sich jeder von uns unmittelbar nach dem Verlassen der Experimentier-Halle einer kurzen Untersuchung unterziehen. Dafür mussten wir in eine so genannte Kontaminationsdetektor-Maschine steigen.

Das Reaktorbecken des FRM II

Das Reaktorbecken (Foto: W. Schürmann, Website FRM II)

Da man Radioaktivität nicht mit menschlichen Sinnen wahrnehmen kann, muss man sich auf Maschinen und Sachkenntnisse verlassen, um diese Gefahr zu erkennen. Obwohl wir uns über die merkwürdig aussehende Maschine und ihre bizarre Prozedur lustig machten, kannten wir die potenzielle unsichtbare Gefahr, die in jedem Staubpartikel lauerte, wussten aber auch, dass die Maschine bei jeder kleinsten Strahlung jeden im Raum mit einem Alarm darauf aufmerksam machen würde.

Ich war an der Reihe, und so steckte ich meine Hände in die zwei quadratischen Löcher an den Seiten, an deren Enden sich Knöpfe befanden. Ich sollte diese für eine Minute gedrückt halten – während dieser Zeit konnte die Maschine alle radioaktiven Partikel an meinen Händen und Füßen finden. Als endlich ein unzufriedenes Summen ertönte, konnte ich zurücktreten.

Jetzt eilten wir weiter, um das zu sehen, wofür wir wirklich hergekommen waren: den Reaktor selbst. Aus Sicherheitsgründe durfte man nicht in seine Nähe kommen, aber wir konnten von einem Beobachtungsraum ein paar Stockwerke höher einen Blick darauf werfen. Der Aufzug, der uns dorthin brachte, war klein und im Inneren gab es seltsam beschriftete Tasten. Im Gegensatz zu den Nummerierungen in gewöhnlichen Aufzügen, konnte unser Guide „17,2“ drücken. Da es sich um ein „abnormales“ Gebäude mit einer Höhe von etwa 30 Metern handelte, ging ich davon aus, dass die Zahlen einfach die Höhe jedes Stockwerks über dem Boden darstellten.

Schnitt durch das Reaktorbecken

Schnitt durch das Reaktorbecken (Grafik: FRM II/TUM)

Blick auf die Reaktorbecken

Das Reaktorbecken (Foto: Website FRM II)

Um es zu sehen musste man sich gegen das Fenster drücken, aber unter uns stand der Reaktor. Sein Pool war leer und auf dem Bildschirm auf der anderen Seite der Halle konnte man 0,0MW lesen, was bedeutet, dass momentan keine Kraft von dem Reaktor ausgeht. Er wurde gerade gewartet, deswegen hatte man das Wasser abgepumpt. Voller Wasser war allerdings der Lagerpool daneben und das hatte einen guten Grund: hier befinden sich noch jahrelang alle verbrauchten Brennstoffelemente, immer noch hoch radioaktiv. Der Reaktor benutzt nie mehr als eins gleichzeitig.

Auf einem Whiteboard hinter uns gab uns der Reiseleiter einen Crashkurs. Die Funktionsweise des gesamten Prozesses ist auf ein zylindrisches Brennelement zurückzuführen, dessen Modell in der Lobby des Gebäudes ausgestellt war, wo es uns aufgrund seiner Ähnlichkeit mit einem einfachen Metallrohr nicht aufgefallen war. Auf den Wänden des Rohres waren hunderte winziger Plättchen angebracht, die aus einer uranhaltigen Legierung hergestellt waren. Der Urangehalt darin war ausreichend, um eine (kritische) Reaktion zu erzeugen, aber nicht hoch genug, um für etwas Gefährlicheres nützlich zu sein. Im Reaktor waren auch genügend Steuerstäbe angebracht, die sich automatisch in das zylindrische Brennelement einsetzen, um die Reaktion zu stoppen.

Wir hatten einen Moment Zeit, um die Reaktorkammer zu beobachten, bevor wir das Gebäude wieder verlassen. Obwohl sie all diese Dinge wissen, müssen Experten auf diesem Gebiet immer noch eine exotische natürliche und unsichtbare Kraft kontrollieren. Es erfordert viel Vertrauen in das eigene Wissen über physikalische Zusammenhänge, um sicher mit der Kraft umzugehen.

FRM II Reaktorgebäude

(Foto: L. Hristov)

Vielen Dank an das Institut des FRM II für die Bereitstellung der Bilder!