Neue Kavitäten erfolgreich in Betrieb genommen
Die neuen Kavitäten vor dem Einbau. © C. Jung /HZB
Hier ein Blick auf die Wasserhähne, die den Kühlwasserzufluss regeln. © C. Jung / HZB
Ein Herzstück von BESSY II sind vier Kavitäten, Hohlraumresonatoren, die dafür sorgen, dass die Elektronen im Speicherring die Energie wieder aufnehmen, die sie als Lichtpakete abgegeben haben. Die alten Kavitäten stammen noch aus den 1970er Jahren, sie waren bei DESY in Hamburg eingesetzt, dann bei BESSY I und seit 1998 bei BESSY II. „Doch langsam ist ihre Lebensdauer erreicht“, sagt Dr. Wolfgang Anders aus dem HZB Institut SRF Wissenschaft und Technologie. Der Experte war dafür verantwortlich, während des Sommer-Shutdowns zwei der vier alten Kavitäten durch neue Komponenten auszutauschen.
Ein Herzstück von BESSY II sind vier Kavitäten, Hohlraumresonatoren, die dafür sorgen, dass die Elektronen im Speicherring die Energie wieder aufnehmen, die sie als Lichtpakete abgegeben haben. Die alten Kavitäten stammen noch aus den 1970er Jahren, sie waren bei DESY in Hamburg eingesetzt, dann bei BESSY I und seit 1998 bei BESSY II. „Doch langsam ist ihre Lebensdauer erreicht“, sagt Dr. Wolfgang Anders aus dem HZB Institut SRF Wissenschaft und Technologie. Der Experte war dafür verantwortlich, während des Sommer-Shutdowns zwei der vier alten Kavitäten durch neue Komponenten auszutauschen.
Die neuen Kavitäten sind als EU-Projekt unter der Federführung des HZB entwickelt worden: Sie bestehen nach wie vor aus Kupfer, haben eine etwas komplexere Form, optimiert um unerwünschte Schwingungen, die sogenannten „Higher Order Modes“, wirkungsvoll zu unterdrücken. Solche Schwingungsmoden werden durch hohe Strahlströme angeregt und können zu Instabilitäten führen.
„Die neuen Kavitäten sind deutlich belastbarer, sie können Leistungen bis zu 80 Kilowatt aufnehmen, doppelt so viel wie die alten Kavitäten. Deshalb sind auch die Anforderungen an die Kühlung gestiegen“, erklärt Anders und verweist auf die Vielzahl von Kühlwasserleitungen rund um die neuen Kavitäten.
Derzeit ist der Strahlstrom bei BESSY noch reduziert, weil sich das Vakuum in den neuen Kavitäten nur langsam verbessert. „Über Weihnachten werden wir die Vakuumbedingungen normalisieren, so dass wir BESSY II danach mit vollem Strahlstrom fahren können“, sagt Anders.
Beim Sommer-Shutdown 2015 werden auch die beiden anderen alten Kavitäten ersetzt, so dass dann alle Vorteile der neuen Kavitäten zum Tragen kommen.
- Batterieforschung mit dem HZB-RöntgenmikroskopUm die Kapazität von Lithiumbatterien weiter zu steigern, werden neue Kathodenmaterialien entwickelt. Mehrschichtige lithiumreiche Übergangsmetalloxide (LRTMO) ermöglichen eine besonders hohe Energiedichte. Mit jedem Ladezyklus wird jedoch ihre Kapazität geringer, was mit strukturellen und chemischen Veränderungen zusammenhängt. Mit Röntgenuntersuchungen an BESSY II hat nun ein Team aus chinesischen Forschungseinrichtungen diese Veränderungen erstmals experimentell mit höchster Präzision vermessen: Mit dem einzigartigen Röntgenmikroskop konnten sie morphologische und strukturelle Entwicklungen auf der Nanometerskala beobachten und dabei auch chemische Veränderungen aufklären.
- BESSY II: Neues Verfahren für bessere ThermokunststoffeUmweltfreundliche Thermoplaste aus nachwachsenden Rohstoffen lassen sich nach Gebrauch recyclen. Ihre Belastbarkeit lässt sich verbessern, indem man sie mit anderen Thermoplasten mischt. Um optimale Eigenschaften zu erzielen, kommt es jedoch auf die Grenzflächen in diesen Mischungen an. Ein Team der Technischen Universität Eindhoven in den Niederlanden hat nun an BESSY II untersucht, wie sich mit einem neuen Verfahren aus zwei Grundmaterialien thermoplastische „Blends“ mit hoher Grenzflächenfestigkeit herstellen lassen: Aufnahmen an der neuen Nanostation der IRIS-Beamline zeigten, dass sich dabei nanokristalline Schichten bilden, die die Leistungsfähigkeit des Materials erhöhen.
- Wasserstoff: Durchbruch bei Alkalischen Membran-ElektrolyseurenEinem Team aus Technischer Universität Berlin, Helmholtz-Zentrum Berlin, Institut für Mikrosystemtechnik der Universität Freiburg (IMTEK) und Siemens Energy ist es gelungen, eine hocheffiziente alkalische Membran-Elektrolyse Zelle erstmals im Labormaßstab in Betrieb zu nehmen. Das Besondere: Der Anodenkatalysator besteht dabei aus preisgünstigen Nickelverbindungen und nicht aus begrenzt verfügbaren Edelmetallen. An BESSY II konnte das Team die katalytischen Prozesse durch operando Messungen im Detail darstellen, ein Theorie Team (USA, Singapur) lieferte eine konsistente molekulare Beschreibung. In Freiburg wurden mit einem neuen Beschichtungsverfahren Kleinzellen gebaut und im Betrieb getestet. Die Ergebnisse sind im renommierten Fachjournal Nature Catalysis publiziert.