Kühlelemente für Europas modernsten Teilchenbeschleuniger

Kyoceras Verbundbauteile aus Aluminiumoxid und Kupfer erm?glichen Erzeugung von Supraleitern bei minus 200 Grad Celsius.

Kyoto/Esslingen, 27. September 2024. Am GSI Helmholtzzentrum f?r Schwerionenforschung in Darmstadt entsteht mit der 1.100 Meter langen „Facility for Antiproton and Ion Research“ (FAIR), einer der modernsten Ringbeschleuniger Europas. Mit seiner Hilfe k?nnen die extremen Bedingungen – Temperaturen, Dr?cke oder Dichten – erforscht werden, unter denen im Universum Materie entsteht. Dazu wird die hohe Beweglichkeit elektrischer Ladungsteilchen genutzt, die sich in bestimmten Materialien – sogenannten Supraleitern – bei Temperaturen unter minus 200 Grad Celsius einstellt. Die Teilchen lassen sich dann auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigen. Um die Extremk?lte zu erzielen, wird fl?ssiges Helium oder fl?ssiger Stickstoff durch von Kyocera entwickelte K?hler geleitet, die den Supraleiter umgeben. Diese K?hler kombinieren die hohe K?lteresistenz und Isolierf?higkeit keramischer R?hren aus F99,7-Aluminiumoxid mit der hohen Temperaturleitf?higkeit der Kontakt-K?hlk?rper aus hochreinem Kupfer. Mittels einer Nickel-Eisen-Legierung wurden beide Komponenten in einem Hartl?tverfahren verbunden.

Langj?hriges Know-how aus Forschungspartnerschaften
Die KYOCERA Fineceramics Europe GmbH ist seit Jahrzehnten ein regelm??iger Entwicklungspartner von Forschungseinrichtungen wie dem Europ?ischen Kernforschungszentrum CERN oder dem GSI Helmholzzentrum f?r Schwerionenforschung. Gemeinsam mit den Wissenschaftlern werden dabei Spezialkeramiken entwickelt und getestet, die besonders hohen Anforderungen gen?gen sollen. Neben der K?lteresistenz spielte bei den f?r das GSI gefertigten K?hlern auch die elektrische Isolation der einzelnen Kupfer-K?hlk?rper gegeneinander (bis zu 1 kV) sowie die Vermeidung von Leckagen (bei Helium bis 10*-9 mbar l/s) entscheidende Rollen. Au?erdem wurden die K?hler f?r einen rund 30-j?hrigen Betrieb ausgelegt.

Entwicklung kommt Medizin-, Sicherheits- und Labortechnik zu Gute
Teilchenbeschleuniger werden heute nicht nur in Gro?forschungseinrichtungen eingesetzt, sondern auch in zahlreichen weiteren Anwendungen genutzt, etwa f?r Bildgebungsverfahren und Strahlenbehandlungen in der Medizin, f?r die Drogen- und Sprengstofferkennung bei Sicherheits-Checks an Flugh?fen oder ganz allgemein f?r Materialanalysen in Laboren. Weltweit sind derzeit etwa 30.000 Teilchenbeschleuniger im Einsatz, Tendenz steigend.

Keywords:Kyocera, Teilchenbeschleuniger, Supraleiter, Forschung