China erzielt Fortschritte beim Bau einer Hochenergie-Photonenquelle

Ein Drohnefoto vom 18. August 2024 zeigt die Hochenergie-Photonenquelle (High Energy Photon Source, HEPS) in der chinesischen Hauptstadt Beijing. (Foto: Yuan Guang/Xinhua)

Beim Bau der Hochenergie-Photonenquelle (High Energy Photon Source, HEPS), der ersten Lichtquelle für Hochenergie-Synchrotronstrahlung in China, wurden große Fortschritte erzielt: Elektronenstrahlen mit Strömen von bis zu zwölf Milliampere wurden im HEPS-Speicherring gespeichert.

Das Institut für Hochenergiephysik (IHEP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, der Hauptentwickler von HEPS, gab diese neue Errungenschaft am Montag im Beijinger Vorort Huairou bekannt.

Als eines der wichtigsten wissenschaftlichen und technologischen Infrastrukturprojekte des Landes soll HEPS eine der hellsten Synchrotronstrahlungsanlagen der vierten Generation weltweit werden. Weiter soll es als Forschungsplattform für Materialwissenschaft, Chemietechnik, Biomedizin und andere Bereiche dienen.

Die Bauarbeiten für das HEPS-Projekt begannen am 29. Juni 2019. Die Anlage besteht aus mehreren Teilen, darunter Beschleuniger, Strahlrohre, Endstationen und Unterstützungseinrichtungen.

Eine Synchrotronstrahlungslichtquelle ist eine Quelle elektromagnetischer Strahlung, die in der Regel durch einen Speicherring erzeugt wird. Um extrem helles Licht zu erzeugen, werden Elektronen in mehreren Stufen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und gezwungen, sich auf einer geschlossenen Bahn zu bewegen.

Der Elektronenspeicherring mit einem Umfang von 1.360,4 Metern ist der Hauptbestandteil des HEPS-Beschleunigerkomplexes. Der HEPS-Speicherring ist einer der größten Synchrotronlichtquellen-Beschleuniger der Welt und der größte in China. Laut Pan Weimin, dem Projektleiter, besteht seine Hauptaufgabe darin, hochenergetische, hochwertige Elektronenstrahlen zu speichern und leistungsstarke Synchrotronstrahlung zu erzeugen.

Die Inbetriebnahme des Speicherrings startete am 23. Juli. Insgesamt wurden 1.776 Magnete, über 2.500 Stromversorgungen und 578 Elektronenstrahlpositions-Monitore mit über 100.000 Steuersignalen im Speicherring installiert.

„Jeder kleine Hardwarefehler könnte die Flugbahn des Elektronenstrahls beeinträchtigen, was zweifellos eine große Herausforderung für die Inbetriebnahme des Speicherrings darstellt“, so Pan.

Die Inbetriebnahme des HEPS-Speicherrings werde in den nächsten Monaten fortgesetzt. Das Ziel sei, höhere Strahlströme mit einer ausreichend langen Strahllebensdauer für die Vakuumkonditionierung und die Inbetriebnahme der Strahlführung zu erreichen, so Jiao Yi, stellvertretender Leiter der HEPS-Beschleunigerabteilung.

Das HEPS-Projekt soll bis Ende 2025 betriebsbereit sein. Nach seiner Fertigstellung wird es in der Lage sein, Licht zu emittieren, das eine Billion Mal heller ist als die Sonne. Weiter wird es Nutzern in Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Energie, Umwelt, Biowissenschaften und Pharmazie zugänglich gemacht werden, so das IHEP.