Während rund zehn Jahren wurde an der Anlage European Spallation Source (ESS) im schwedischen Lund gebaut. Forschende aus 13 Nationen und unterschiedlichen Bereichen waren daran beteiligt, aus der Schweiz Angehörige der ZHAW- Institute für Angewandte Mathematik und Physik (IAMP) und für Embedded Systems (InES) der ZHAW School of Engineering sowie des Paul-Scherrer-Instituts (PSI). 2025 soll die Anlage in Betrieb gehen und die ersten Spallationsneutronen generieren.

Als ungeladene Teilchen dringen Neutronen tief in Materialien ein, wechselwirken vor allem mit deren Atomkernen und dienen so der Aufschlüsselung der atomaren Struktur. Vom intensiven und gepulsten Neutronenstrahl verspricht sich die Fachwelt neue Erkenntnisse zu den Eigenschaften unterschiedlichster Materialien.

Die Anwendungsbereiche umfassen unter anderem die Untersuchung von 3D-Molekular- oder Proteinstrukturen oder die Weiterentwicklung von Solarzellen.

Schäden und Abschaltung verhindern

Das ZHAW-Team erarbeitete Konzepte für das Schutzsystem der Anlage und entwickelte einige Teilsysteme davon. Viele Komponenten des Beschleunigers sind aufwendig realisierte Einzelanfertigungen.

Abweichungen des Teilchenstrahls von der vorgegebenen Richtung sind kritisch: «Die Folgen davon sind Schäden, die unter Umständen eine lange Abschaltung der Anlage nach sich ziehen können, was in jeden Fall vermieden werden sollte», erklärt Christian Hilbes, stellvertretender Leiter des IAMP.

Das Schutzsystem hat die Aufgabe zu reagieren, bevor es zu einem Schaden an der Anlage kommt. Zudem haben die ZHAW-Forschenden die ESS bei der Entwicklung verschiedener Systeme zum Schutz des Personals vor Strahlung unterstützt.