Shutdown bei BESSY II: Neue Versorgungstechnik sichert langfristig den Betrieb
Während des Shutdowns wird die Niederspannungshauptverteilung komplett erneuert (hier im Bild: Zustand vor dem Umbau). © HZB/A. Knoch
Die Umbauarbeiten sind im vollen Gange: die alten Komponenten werden abgebaut und ersetzt. © HZB/A. Knoch
Die Röntgenquelle BESSY II befindet sich in einem dreimonatigen Shutdown. In dieser Zeit wird die Niederspannungshauptverteilung im Versorgungsgebäude außerhalb des Elektronenspeicherrings erneuert. Dies sichert den langfristigen stabilen Betrieb von BESSY II über das nächste Jahrzehnt hinaus.
„Die Einspeisefelder zur Stromversorgung der Maschine BESSY II sind ein Herzstück für den zuverlässigen Betrieb“, erläutert der verantwortliche Projektleiter Andreas Knoch aus der Abteilung Gebäude- und Anlagentechnik (FM-T). Der Maschinenteil der Niederspannungshauptverteilung besteht aus 36 Schaltfeldern. Sie haben die Aufgabe, wichtige Komponenten für den Betrieb von der Beschleunigeranlage elektrisch zu versorgen. Dazu gehören unter anderem Netzgeräte, Magnete, Hochfrequenzanlagen, Vakuumanlagen, Klimatechnik, Osmose-Wasseranlagen und die IT-Technik.
„Wir müssen die betreffenden Schaltfelder 1:1 austauschen, da es altersbedingt keinen Ersatz für wichtige Schaltkomponenten gibt. Die Schaltschränke werden mit ähnlichen, angepassten Komponenten bestückt wie im Altbestand. Sie werden ergänzend mit Universalmessgeräten, aktivem Lichtbogenschutz und neuer Datenbus-Technik an allen Abgängen ausgestattet“, erklärt Knoch weiter. Darüber hinaus werden im Shutdown neue Kältemaschinen eingebaut. Sie sorgen dafür, dass die Klimatisierung im Elektronenspeicherring zuverlässig läuft.
Die ineinandergreifenden Arbeiten während des Shutdowns koordiniert Ingo Müller zusammen mit Christian Jung. So werden die drei Monate „Dunkelheit“ auch für andere Aufgaben genutzt: Unter anderem geht der Aufbau der neuen Experimentierstationen des „BElChem“-Labors weiter. In dem gemeinsamen Projekt bauen die Max-Planck-Gesellschaft und das HZB neue Experimentiermöglichkeiten an BESSY II auf, um Materialsysteme für elektrochemische und katalytische Anwendungen zu analysieren. Diese Arbeiten werden auch nach dem Ende des Sommershutdowns fortgesetzt.
Auch wenn der Shutdown bis in den August hinein dauern wird, ist die Unterbrechung die beste Variante, bei der am wenigsten Messzeit verloren geht. „Letztendlich zahlen all unsere Maßnahmen auf das Ziel ein, dass BESSY II stabil und ohne ungeplante Unterbrechungen unseren Nutzerinnen und Nutzern zur Verfügung steht“, sagt Christian Jung.
Ab 8. August 2022 wird BESSY II wieder in Betrieb genommen. Drei Wochen später, am 30. August, heißt das HZB dann wieder seine Nutzerinnen und Nutzer an den BESSY II-Beamlines willkommen.
- 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.