European Spallation Source: Gedrosselt, aber konkurrenzlos

Verzögerung durch Zwischenfall

Dann kam es Ende 2025 zu einem Zwischenfall bei der ESS. An diesem Tag fiel der Strom aus und damit eine Wasserpumpe, die den Moderator auf Temperatur hält. Dieses zentrale Teil der Anlage bremst die schnellen Neutronen durch Zusammenstöße mit Wasserstoffatomen bis auf wenige Millielektronenvolt herunter. Das gibt ihnen genau die richtige Wellenlänge, um in atomare Prozesse hineinzuschauen. Weil der Wasserkreislauf ausfiel, vereiste der Moderator und sprengte ihn. Derzeit baut das Forschungszentrum Jülich einen Ersatz.

Der neue Moderator soll sogar bessere Eigenschaften haben als der Vorgänger. Das ist den Forschenden hochwillkommen. Denn aus Kostengründen soll der 600 Meter lange Teilchenbeschleuniger, der Protonen auf das Target-Rad schießt, anfänglich nur mit zwei Megawatt betrieben werden anstatt mit fünf Megawatt.

Die Beschleunigermodule sind zwar alle vorhanden, aber für die Hochfrequenzröhren, welche die erforderliche Radiofrequenz erzeugen, fehlt derzeit das Geld. Simulationen machen jedoch Hoffnung, dass der 2-Megawatt-Beschleuniger mit dem neuen Moderator so viele Neutronen liefert wie das ursprüngliche 5-Megawatt-Konzept.

Ob zwei oder fünf Megawatt: Immer wieder muss Generaldirektor Helmut Schober die Frage beantworten, ob diese Leistung nicht sowieso zu gering sei. Auf dem Papier scheint die ESS dem Forschungsreaktor am Institut Laue-Langevin in Grenoble hoffnungslos unterlegen. Der leistet 50 Megawatt und ist damit Weltspitze bei der Neutronenproduktion. Doch das ist ein Vergleich von Äpfeln mit Birnen. Der Reaktor liefert einen kontinuierlichen Neutronenstrahl, die ESS erzeugt dagegen Neutronenpulse: 14 Pulse pro Sekunde à 3 Millisekunden Dauer. Trotz geringerer Gesamtleistung ist die Brillanz dadurch höher – im Endausbau bis zu zwei Größenordnungen.

Der Moderator kühlt die freigesetzten Neutronen stark ab, so dass sie für Experimente genutzt werden können. · Foto: © Forschungszentrum Jülich / Yannick Beßler

Besser oder schlechter gibt es bei Neutronenquellen ohnehin nicht. Jede Quelle hat ihre Vor- und Nachteile und findet ihre Nutzerschaft. Die großen Neutronenquellen in Europa am ILL in Grenoble, die Spallationsquelle am Paul-Scherrer-Institut in der Schweiz sowie ISIS am Rutherford Appleton Laboratory im britischen Didcot sind weit überlastet, die ESS wird also dringend gebraucht. Hinzu kommt, dass der Forschungsreaktor FRM II in Garching seit Jahren wegen mehrerer Defekte außer Betrieb ist.

„Wir sind auch Konkurrenten“, sagt Schober, „aber Europa ist führend, weil wir in einem Netzwerk denken, wo die Neutronenquellen, Forschungsinstitute und Hochschulen an einem Strang ziehen.“ Wissenschaftler aus mehr als 60 Nationalitäten werden an der ESS forschen. Der wahre Fortschritt erfolge ohnehin nicht nur bei den Quellen, sondern bei den Instrumenten, wo die Experimente laufen. Die erlauben es unter anderem, Materialproben unter Druck oder extreme Temperaturen zu setzen und so neue Erkenntnisse zu gewinnen. Und der Einzug von KI beschleunigt die Datenanalyse enorm.

Nachhaltigkeit auch in der Forschung

Mehrere Länder hatten sich um die ESS beworben. Dass Schweden und Dänemark das Rennen gemacht haben, liegt auch an einem überzeugenden Umweltkonzept. Die gesamte Anlage benötigt eine elektrische Leistung von etwa 30 Megawatt, damit kann man eine Kleinstadt versorgen. Einen Kühlturm sucht man allerdings vergeblich. Der Löwenanteil der Abwärme gelangt in das Netz des lokalen Fernwärmeanbieters und die Abwärme aus dem Rechenzentrum heizt die umliegenden Gebäude. Und weil in Schweden der Strom zu 95 Prozent aus CO₂-freien Quellen stammt, darf sich die ESS mit dem Label „klimaneutral“ schmücken. „Das ist ein zukunftsweisendes Konzept“, findet Schober, „und hat sicherlich geholfen, die ESS nach Lund zu holen.“

Die ESS soll mehr als 40 Jahre ihren Dienst tun und laufend verbessert werden. Für Helmut Schober ist im Herbst 2026 Schluss – zumindest als Direktor in Lund. Der 64-Jährige geht dann noch einmal für zwei Jahre nach Grenoble, wo er sich als Doktorand die ersten Sporen in der Neutronenforschung verdient hat – und dann in den Ruhestand. Für die Neutronenforschung beginnt dann aber ein neues Kapitel. ■