Kyocera liefert Kühlelemente für Europas modernsten Teilchenbeschleuniger
Verbundbauteile aus Aluminiumoxid und Kupfer ermöglichen Erzeugung von Supraleitern bei minus 200 Grad Celsius.
- Feinkeramik-Komponenten
Kyoto/Esslingen − Am GSI Helmholtzzentrum für 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 können die extremen Bedingungen – Temperaturen, Drücke 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 Extremkälte zu erzielen, wird flüssiges Helium oder flüssiger Stickstoff durch von Kyocera entwickelte Kühler geleitet, die den Supraleiter umgeben. Diese Kühler kombinieren die hohe Kälteresistenz und Isolierfähigkeit keramischer Röhren aus F99,7-Aluminiumoxid mit der hohen Temperaturleitfähigkeit der Kontakt-Kühlkörper aus hochreinem Kupfer. Mittels einer Nickel-Eisen-Legierung wurden beide Komponenten in einem Hartlötverfahren verbunden.
Langjähriges Know-how aus Forschungspartnerschaften
Die KYOCERA Fineceramics Europe GmbH ist seit Jahrzehnten ein regelmäßiger Entwicklungspartner von Forschungseinrichtungen wie dem Europäischen Kernforschungszentrum CERN oder dem GSI Helmholzzentrum für Schwerionenforschung. Gemeinsam mit den Wissenschaftlern werden dabei Spezialkeramiken entwickelt und getestet, die besonders hohen Anforderungen genügen sollen. Neben der Kälteresistenz spielte bei den für das GSI gefertigten Kühlern auch die elektrische Isolation der einzelnen Kupfer-Kühlkörper gegeneinander (bis zu 1 kV) sowie die Vermeidung von Leckagen (bei Helium bis 10-9 mbar l/s) entscheidende Rollen. Außerdem wurden die Kühler für einen rund 30-jährigen Betrieb ausgelegt.
Entwicklung kommt Medizin-, Sicherheits- und Labortechnik zu Gute
Teilchenbeschleuniger werden heute nicht nur in Großforschungseinrichtungen eingesetzt, sondern auch in zahlreichen weiteren Anwendungen genutzt, etwa für Bildgebungsverfahren und Strahlenbehandlungen in der Medizin, für die Drogen- und Sprengstofferkennung bei Sicherheits-Checks an Flughäfen oder ganz allgemein für Materialanalysen in Laboren. Weltweit sind derzeit etwa 30.000 Teilchenbeschleuniger im Einsatz, Tendenz steigend.
