03 Okt Industrieinspektion: Laserneutronenquelle ersetzt Teilchenbeschleuniger
Die weltweit erste lasergetriebene Neutronenquelle für den Industrieeinsatz wird im Rahmen des Verbundprojekts ‘Planet’ entwickelt. Focused Energy, ein 2021 gegründetes deutsch-amerikanisches Spin-off der TU Darmstadt, leitet das Projekt und übernimmt die Aufgabe des Systemintegrators, der die von den Projektpartnern entwickelten Einzelkomponenten zu einer Neutronenquelle zusammenfügt. RWE stellt dafür auf dem Gelände des ehemaligen Kernkraftwerkes in Biblis ein Gebäude zur Verfügung, das von Focused Energy in ein Forschungslabor umgebaut wird und in der die erste Pilotanlage zum Einsatz kommen wird.
Inspektionen ohne Teilchenbeschleuniger
Die von Focused Energy entwickelte LDRS-Technik (Laser-Driven Radiation Sources) stellt die erste zerstörungsfreie Methode dar, mit der große Bauteile wie Brücken oder Schiffscontainer genauso wie fest verschlossene Behälter von außen untersucht werden können. In der Vergangenheit waren Inspektionsverfahren auf riesige Teilchenbeschleuniger angewiesen, um die notwendigen Neutronenstrahlen zu erzeugen. Das war für sehr viele Anwendungen nicht praktikabel. LDRS bietet nach Angabe des Unternehmens nicht nur eine deutlich kostengünstigere und kompakte Alternative, sondern auch eine Art zerstörungsfreien Röntgenblick in feinste Strukturen und komplexe Materialzusammensetzungen.
Trumpf entwickelt einen Hochenergielaserverstärker mit zugleich hoher mittlerer Leistung im Kilowatt-Bereich, der eine vergleichsweise geringe Standfläche mit einer Länge von etwa 8 Metern beansprucht. Die Endstufe befindet sich in einer Vakuum-Kammer. Bild: Trumpf Gruppe
Hochleistungslaser beschleunigt Teilchen
Für die neue Neutronenquelle werden anstatt konventioneller Beschleunigertechnologie Ionen durch einen Laser beschleunigt und auf einen Konverter gerichtet, um dort über Teilchenreaktionen Neutronen zu erzeugen. Das Projekt umfasst dazu verschiedene aufeinander aufbauende Teilprojekte, in die unterschiedliche Partner involviert sind. Der Hochleistungslaser, der von Trumpf, dem Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT und Focused Energy gebaut wird, feuert bis zu 100-mal pro Sekunde auf ein sich selbst erneuerndes Target, das von Focused Energy zusammen mit der TU Darmstadt entwickelt wird. Der Laser beschleunigt die Teilchen auf einer Strecke von wenigen Millimetern. In konventionellen Teilchenbeschleunigern sind dafür mehrere hundert Meter nötig. Focused Energy arbeitet hier mit dem HZDR zusammen, um diese Teilchenstrahlen stabil und reproduzierbar zu erzeugen. Die Teilchen werden anschließend in gerichtete Neutronen und Röntgenstrahlung umgewandelt, um so das Innere von Bauteilen und Behältern zu durchleuchten. Für die Bildgebung entwickelt Photonis Germany einen großflächigen, hochsensiblen Detektor. Dieser detektiert die ankommende Neutronen- und Röntgenstrahlung, um daraus wie in herkömmlichen radiologischen Verfahren hochaufgelöste Bildinformationen zu generieren.
Projektpartner
Am Verbundforschungsprojekt beteilt sind neben Focused Energy das Fraunhofer ILT in Aachen, das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Photonis Germany sowie Trumpf und die TU Darmstadt. RWE stellt dafür Räumlichkeiten am Standort Biblis zur Verfügung. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das Projekt mit 20 Millionen Euro.
Quelle und Bild: www.trumpf.com
