Nuklearforschung: Entkerntes Ei
Der legendäre Forschungsreaktor FRM vor den Toren Münchens wird ausgeräumt. Zum Vorschein kommt Technologie, die von den Anfängen der Nuklearforschung Deutschlands in den 1950er Jahren erzählt.
In der Geschichte des Atom-Eis in Garching hat eines der letzten Kapitel begonnen. Vor dem markanten Gebäude auf dem Forschungscampus im Norden von München stapeln sich gelbe Kisten – die Vorboten einer große Aufräumaktion: In nächster Zeit wird das Innere des ersten Forschungsreaktors in Deutschland komplett entkernt, und die Gegenstände, die den letzten Gang aus der weißgetünchten Halle des Atom-Eis antreten, zeugen von den Anfängen der Nuklearforschung in Deutschland nach dem Krieg. Es sind Gerätschaften wie aus einer anderen Zeit; ihr Anachronismus kontrastiert mit dem gleich daneben stehenden Nachfolger, dem weitaus größeren Forschungsreaktor FRM II.
Ein Ei zwischen Wiesen und Feldern
Begonnen hatte alles im Jahr 1955 in Genf auf der ersten Konferenz für die friedliche Nutzung der Atomenergie, wo die USA ihr Programm "atoms for peace" vorstellten. In seiner Rede bot Präsident Twight D. Eisenhower jedem Staat Unterstützung an, der die Atomenergie für friedliche Zwecke nutzen wollte. In der jungen Bundesrepublik herrschte damals zeitgleich Aufbruchstimmung: Viele Menschen glaubten, fast alles mit Atomkraft betreiben zu können, und so ergriff die Politik die dargebotene Hand der USA. Schließlich hatte Westdeutschland kurz zuvor wieder weit gehend seine Souveränität erlangt, weshalb man unter Kanzler Konrad Adenauer auch sogleich den Bau eines ersten Kernreaktors zur Erforschung der nuklearen Zukunft aufgriff.
Von Anfang an stand das Atom-Ei unter der Leitung des jungen Physikprofessors Heinz Maier-Leibnitz der damaligen Technischen Hochschule München. In drei Schichten rund um die Uhr wurde geforscht und an der Technik getüftelt. Elf Monate nach Baubeginn wurde es schließlich im Reaktor am 31. Oktober 1957 ernst, als er die ersten Neutronen aus den Uranbrennstäben lieferte. Zwar gab es einige Stimmen, die nicht zuletzt mit Hinweis auf die Atombombenabwürfe von Hiroshima und Nagasaki die Atomkraft verdammten, doch die positive Resonanz überwog in der Anfangszeit des Nuklearzeitalters. Das Atom-Ei wurde zum Keim des heute wohl größten Campus in Europa für Grundlagenforschung unter anderem der Nuklearphysik.
Experimente bis zum letzten Tag
In den folgenden Jahrzehnten gewannen zwar die Atomkraftgegner immer mehr Anhänger, denn die Unfälle in den Atomkraftwerken Harrisburg (1979) und Tschernobyl (1986) schürten hitzige Debatten über die Sicherheit und den Nutzen der Nukleartechnik. Und auch das schwelende Problem der Entsorgung von Nuklearmaterial ließ und lässt die Gemüter hoch kochen. Dich von diesen Diskussionen blieb das kleine Atom-Ei in Garching erst einmal weit gehend verschont, denn es diente kaum zur Entwicklung von Kernkrafttechnik, sondern vielmehr als Neutronenquelle zur Erforschung neuer Materialien – über mehr als vier Jahrzehnte hinweg.
Dass sich auch sonst die Zeiten für die Forschung mit Neutronen geändert hatten, zeigte sich drastisch bei der Planung und dem Bau des 435 Millionen Euro teuren Nachfolgereaktors. In den 1950er Jahren vergingen gerade einmal 16 Monate zwischen dem Beschluss des bayerischen Kabinetts und den ersten im Atom-Ei erzeugten Neutronen. Am FRM II plante man schon seit 1985, die Erlaubnis zum Bau kam schließlich im April 1996 von der Bayerischen Atomrechtlichen Genehmigungsbehörde. Auch gab es erstmals heftigen Widerstand aus der Bevölkerung: Zwei Bürgerentscheide fochten das Projekt an und 50 000 Einwände verzeichneten die Behörden. Während die Gegner auch heute nicht müde werden, die Überflüssigkeit und Risiken des FRM II zu betonen, weisen die Befürworter ebenso vehement auf den großen Nutzen für die Forschung und Zukunftstechnologien hin.
Im Inneren der Kuppel
Betritt man heute das Atom-Ei, so muss man immer noch vorbei an den stets wachsamen Männern vom Strahlenschutz. Man erhält ein spezielles Dosimeter, das eventuelle Strahlenbelastungen anzeigt. Bevor man den Reaktor betritt, werden auf einer hölzernen Stecktafel kleine rote Plastikstöckchen platziert, die anzeigen, welche Personen sich in der Reaktor- und Experimentierhalle gerade aufhalten – ein Relikt aus den Anfangstagen des Reaktors.
Petry hat auch das Atom-Ei in Betrieb erlebt. "Hier wurden unter der Leitung von Heinz Maier-Leibnitz Methoden zur Forschung mit Neutronen entwickelt. Berühmtestes Beispiel ist die Entdeckung der Leitung der Neutronen in Glasleitern, ähnlich dem Prinzip der Lichtleitung. Hier dehnte man das Prinzip der Beugung von Neutronenstrahlen an Kristallen auf Streuung unter sehr kleinem Winkel aus, um Strukturen mit der Größe von wenigen Nanometern bis zu 1000 Nanometern auszumessen – sozusagen das erste Instrument für die Nanowissenschaften. Maier-Leibnitz erfand zudem das damals empfindlichste Instrument zur Ausmessung der Wärmebewegung der Atome durch Neutronen: das Rückstreuspektrometer", erklärt der Forscher. "In den 43 Jahren des Betriebes haben Forschergenerationen mit Hilfe der Neutronen viel über den Aufbau von Materie aller Art gelernt sowie zahlreiche Erkenntnisse zum Atomkern selbst gesammelt", sagt Petry und merkt an, dass gerade der pure Wissensdurst nach den Geheimnissen der Natur die Triebkraft gewesen war.
Auch im Dienste der Gesundheit
Die Grundlagenforschung mündete häufig in handfesten Anwendungen: Die Neutronenstrahlen im Atom-Ei nutzte man seit 1985 zur Behandlung von Tumoren, da sich herausgestellt hatte, dass Strahlen schwerer Teilchen wie Neutronen verglichen mit Röntgenstrahlen die kranken Zellen bestimmter Krebsgeschwüre wesentlich effizienter abtöten. Bis zur Außerbetriebsetzung des Reaktors behandelte man rund 800 Patienten an einem nach heutigem Maßstab karg ausgestatteten Behandlungsplatz in der Reaktorhalle. "Rund 80 Prozent der Patienten wurden geheilt oder wurde das Tumorwachstums zumindest wesentlich verlangsamt", resümiert Petry. Heute setzt man diese Krebsbehandlungen im Nachfolger des Atom-Eis auf klinischem Niveau fort.
Für Besucher des Reaktors war vor allem die so genannte Cherenkov-Strahlung ein unvergessliches Erlebnis: Vom Rand des mehr als zehn Meter tiefen Reaktorbeckens konnte man direkt auf die Brennstäbe am Grund des Bassins sehen, wo ein intensives blaues Licht schimmerte. Die Strahlung entsteht, wenn Elektronen sich durch Wasser schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegen, wobei sie blaues Licht abstrahlen. Sie ist heute erloschen, da die abgebrannten Brennelemente zurück in die USA verschifft wurden. Das Reaktorbecken ist allerdings immer noch mit glasklarem Wasser gefüllt, das verbleibenden strahlenden Bauteile wie die Austrittsrohre der Neutronen am Boden des Beckens abschirmen soll.
Das Atom-Ei selbst steht schon jetzt unter Denkmalschutz. "Doch leider wird es für die Öffentlichkeit auch in Zukunft nicht zu besichtigen sein", erläutert Winfried Petry. Die Strahlenschutzbedingungen würden dies nicht zulassen. Sobald das Ei jedoch von seinen Innereien befreit ist, bekommt es ein neues, glänzendes Dach aus Aluminium, damit sein heutiges Erscheinungsbild erhalten bleibt. Das sanierte Gebäude dient zudem weiterhin der Forschung mit Neutronen: In seinem Inneren finden dann bis zu 40 Meter lange neue Aufbauten ein Zuhause, die mit Neutronen vom gleich daneben stehenden neuen Reaktor versorgt werden. Das Gebäude bleibt damit ein markantes Wahrzeichen der Anfänge der Nukleartechnik und Forschung mit Neutronen in Deutschland. Das Technikdenkmal hat zudem noch an ganz anderer Stelle sein Platz gefunden: als fester Bestandteil im Schriftzug der Stadt Garching.
Ein Ei zwischen Wiesen und Feldern
Begonnen hatte alles im Jahr 1955 in Genf auf der ersten Konferenz für die friedliche Nutzung der Atomenergie, wo die USA ihr Programm "atoms for peace" vorstellten. In seiner Rede bot Präsident Twight D. Eisenhower jedem Staat Unterstützung an, der die Atomenergie für friedliche Zwecke nutzen wollte. In der jungen Bundesrepublik herrschte damals zeitgleich Aufbruchstimmung: Viele Menschen glaubten, fast alles mit Atomkraft betreiben zu können, und so ergriff die Politik die dargebotene Hand der USA. Schließlich hatte Westdeutschland kurz zuvor wieder weit gehend seine Souveränität erlangt, weshalb man unter Kanzler Konrad Adenauer auch sogleich den Bau eines ersten Kernreaktors zur Erforschung der nuklearen Zukunft aufgriff.
Es begann ein Wettstreit unter den Bundesländern, wer diesen ersten Reaktor denn bauen dürfte, wobei der Freistaat Bayern unter Ministerpräsident Wilhelm Högner und mit lebhafter Unterstützung durch Atomminister Franz-Joseph Strauß schließlich das Rennen machte: Am 6. November 1956 begannen die Bauarbeiten. Im Eiltempo nahm das Atom-Ei in Garching vor den Toren Münchens seine markante Gestalt an, entworfen durch den Architekten Gerhard Weber der Technischen Hochschule München. Um das 6,4 Millionen D-Mark teure Gebäude selbst gab es damals nur Wiesen und Felder, ein Schotterweg führte von dem Dorf Garching zur Baustelle. Doch noch im Jahr 1956 bestellte man schon die nuklearen Bauteile in den USA.
Von Anfang an stand das Atom-Ei unter der Leitung des jungen Physikprofessors Heinz Maier-Leibnitz der damaligen Technischen Hochschule München. In drei Schichten rund um die Uhr wurde geforscht und an der Technik getüftelt. Elf Monate nach Baubeginn wurde es schließlich im Reaktor am 31. Oktober 1957 ernst, als er die ersten Neutronen aus den Uranbrennstäben lieferte. Zwar gab es einige Stimmen, die nicht zuletzt mit Hinweis auf die Atombombenabwürfe von Hiroshima und Nagasaki die Atomkraft verdammten, doch die positive Resonanz überwog in der Anfangszeit des Nuklearzeitalters. Das Atom-Ei wurde zum Keim des heute wohl größten Campus in Europa für Grundlagenforschung unter anderem der Nuklearphysik.
Experimente bis zum letzten Tag
In den folgenden Jahrzehnten gewannen zwar die Atomkraftgegner immer mehr Anhänger, denn die Unfälle in den Atomkraftwerken Harrisburg (1979) und Tschernobyl (1986) schürten hitzige Debatten über die Sicherheit und den Nutzen der Nukleartechnik. Und auch das schwelende Problem der Entsorgung von Nuklearmaterial ließ und lässt die Gemüter hoch kochen. Dich von diesen Diskussionen blieb das kleine Atom-Ei in Garching erst einmal weit gehend verschont, denn es diente kaum zur Entwicklung von Kernkrafttechnik, sondern vielmehr als Neutronenquelle zur Erforschung neuer Materialien – über mehr als vier Jahrzehnte hinweg.
Am 28. Juli 2000 um 10:30 Uhr hatte das Atom-Ei schließlich ausgedient, wobei bis zum letzten Augenblick experimentiert wurde. Rund um das Gebäude hatte sich die Gegend allerdings stark verändert: Auf den Wiesen und Feldern von einst war ein High-Tech-Campus mit zahlreichen Forschungseinrichtungen gewachsen, und gleich hinter dem Atom-Ei baute man bereits an dem Nachfolgereaktor FRM II, der im April 2005 den Routinebetrieb mit einer Leistung von 20 Megawatt aufnahm, – fünfmal so viel wie sein Vorgänger jemals erreichte. Rund um das geschichtsträchtige "Ei" arbeiten und studieren heute auf dem Campus 15 000 Menschen. Wo damals die staubige Schotterpiste zum Reaktor die Ackerflächen durchschnitt, führt heute eine U-Bahn Trasse direkt auf den Campus.
Dass sich auch sonst die Zeiten für die Forschung mit Neutronen geändert hatten, zeigte sich drastisch bei der Planung und dem Bau des 435 Millionen Euro teuren Nachfolgereaktors. In den 1950er Jahren vergingen gerade einmal 16 Monate zwischen dem Beschluss des bayerischen Kabinetts und den ersten im Atom-Ei erzeugten Neutronen. Am FRM II plante man schon seit 1985, die Erlaubnis zum Bau kam schließlich im April 1996 von der Bayerischen Atomrechtlichen Genehmigungsbehörde. Auch gab es erstmals heftigen Widerstand aus der Bevölkerung: Zwei Bürgerentscheide fochten das Projekt an und 50 000 Einwände verzeichneten die Behörden. Während die Gegner auch heute nicht müde werden, die Überflüssigkeit und Risiken des FRM II zu betonen, weisen die Befürworter ebenso vehement auf den großen Nutzen für die Forschung und Zukunftstechnologien hin.
Im Inneren der Kuppel
Betritt man heute das Atom-Ei, so muss man immer noch vorbei an den stets wachsamen Männern vom Strahlenschutz. Man erhält ein spezielles Dosimeter, das eventuelle Strahlenbelastungen anzeigt. Bevor man den Reaktor betritt, werden auf einer hölzernen Stecktafel kleine rote Plastikstöckchen platziert, die anzeigen, welche Personen sich in der Reaktor- und Experimentierhalle gerade aufhalten – ein Relikt aus den Anfangstagen des Reaktors.
In der Halle angekommen, schweift der Blick gleich nach ganz oben, unter das gewaltige Kuppeldach, an dem weiße Neonröhren das Gebäude hell erleuchten. In der Mitte des Raumes befindet sich das elf Meter hohe Reaktorbecken, zu dem steile Treppen führen. Rund um das Becken stehen die verwaisten Überreste der Experimente: "Hier wurde der Grundstein für die Forschung mit Neutronen in Deutschland und Europa gelegt", erläutert Winfried Petry, der Wissenschaftliche Direktor am neuen Forschungsreaktor FRM II, der ebenfalls von der TU München betrieben wird.
Petry hat auch das Atom-Ei in Betrieb erlebt. "Hier wurden unter der Leitung von Heinz Maier-Leibnitz Methoden zur Forschung mit Neutronen entwickelt. Berühmtestes Beispiel ist die Entdeckung der Leitung der Neutronen in Glasleitern, ähnlich dem Prinzip der Lichtleitung. Hier dehnte man das Prinzip der Beugung von Neutronenstrahlen an Kristallen auf Streuung unter sehr kleinem Winkel aus, um Strukturen mit der Größe von wenigen Nanometern bis zu 1000 Nanometern auszumessen – sozusagen das erste Instrument für die Nanowissenschaften. Maier-Leibnitz erfand zudem das damals empfindlichste Instrument zur Ausmessung der Wärmebewegung der Atome durch Neutronen: das Rückstreuspektrometer", erklärt der Forscher. "In den 43 Jahren des Betriebes haben Forschergenerationen mit Hilfe der Neutronen viel über den Aufbau von Materie aller Art gelernt sowie zahlreiche Erkenntnisse zum Atomkern selbst gesammelt", sagt Petry und merkt an, dass gerade der pure Wissensdurst nach den Geheimnissen der Natur die Triebkraft gewesen war.
Auch im Dienste der Gesundheit
Die Grundlagenforschung mündete häufig in handfesten Anwendungen: Die Neutronenstrahlen im Atom-Ei nutzte man seit 1985 zur Behandlung von Tumoren, da sich herausgestellt hatte, dass Strahlen schwerer Teilchen wie Neutronen verglichen mit Röntgenstrahlen die kranken Zellen bestimmter Krebsgeschwüre wesentlich effizienter abtöten. Bis zur Außerbetriebsetzung des Reaktors behandelte man rund 800 Patienten an einem nach heutigem Maßstab karg ausgestatteten Behandlungsplatz in der Reaktorhalle. "Rund 80 Prozent der Patienten wurden geheilt oder wurde das Tumorwachstums zumindest wesentlich verlangsamt", resümiert Petry. Heute setzt man diese Krebsbehandlungen im Nachfolger des Atom-Eis auf klinischem Niveau fort.
Für Besucher des Reaktors war vor allem die so genannte Cherenkov-Strahlung ein unvergessliches Erlebnis: Vom Rand des mehr als zehn Meter tiefen Reaktorbeckens konnte man direkt auf die Brennstäbe am Grund des Bassins sehen, wo ein intensives blaues Licht schimmerte. Die Strahlung entsteht, wenn Elektronen sich durch Wasser schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegen, wobei sie blaues Licht abstrahlen. Sie ist heute erloschen, da die abgebrannten Brennelemente zurück in die USA verschifft wurden. Das Reaktorbecken ist allerdings immer noch mit glasklarem Wasser gefüllt, das verbleibenden strahlenden Bauteile wie die Austrittsrohre der Neutronen am Boden des Beckens abschirmen soll.
"Sie werden auch die letzten sein, die das Reaktorgebäude verlassen werden", sagt Petry. "Generell wird jedes Inventar freigemessen, bevor es das Ei verlässt und dann in den gelben Kisten vor dem Gebäude normal entsorgt wird", erläutert der Wissenschaftler. Als letztes zerlegen die Arbeiter dann das Reaktorbecken, dessen schwach- bis mittelradioaktive Abfälle in Fässern verschlossen und anschließend in den von der Bundesregierung aber erst noch zu errichtenden Lagern speziell entsorgt werden sollen.
Das Atom-Ei selbst steht schon jetzt unter Denkmalschutz. "Doch leider wird es für die Öffentlichkeit auch in Zukunft nicht zu besichtigen sein", erläutert Winfried Petry. Die Strahlenschutzbedingungen würden dies nicht zulassen. Sobald das Ei jedoch von seinen Innereien befreit ist, bekommt es ein neues, glänzendes Dach aus Aluminium, damit sein heutiges Erscheinungsbild erhalten bleibt. Das sanierte Gebäude dient zudem weiterhin der Forschung mit Neutronen: In seinem Inneren finden dann bis zu 40 Meter lange neue Aufbauten ein Zuhause, die mit Neutronen vom gleich daneben stehenden neuen Reaktor versorgt werden. Das Gebäude bleibt damit ein markantes Wahrzeichen der Anfänge der Nukleartechnik und Forschung mit Neutronen in Deutschland. Das Technikdenkmal hat zudem noch an ganz anderer Stelle sein Platz gefunden: als fester Bestandteil im Schriftzug der Stadt Garching.
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