Besuch der Fakultät für Physik

Am 13.11.2019 waren wir in der Fakultät für Physik und im Forschungsreaktor FRM2 zu Besuch.

Der FRM2 besitzt nur ein Uran enthaltendes Brennelement welches eine Zykluszeit von 2 Monaten hat, danach muss es ausgetauscht werden. Bei unserem Besuch befand sich der Forschungsreaktor in einer solchen abgeschalteten Phase. Nichtsdestotrotz wurden natürlich alle Sicherheitsvorschriften einhalten. Deswegen mussten wir zunächst alle unsere Rucksäcke abgeben und Überschuhe anziehen. Im Inneren des Gebäudes konnten wir verschiedene einzigartige Instrumente bestaunen, unter anderem können dort durch gezielte Neutronenbestrahlung einige Tumorarten besser bekämpft werden als mit einer Chemotherapie. Neben Krebsbehandlungen dient der Reaktor allerdings primär der Forschung. Zum Beispiel können bestimmte Objekte mithilfe des Reaktors durchleuchtet werden, auch wenn herkömmliche Methoden dies nicht ermöglichen. Bei einer Lithium-Batterie beispielsweise ist ein Röntgenbild wegen der metallischen Verkleidung nicht sinnvoll, da Metall für Röntgenstrahlen schwer zu durchdringen ist, sodass im Inneren der Batterie kein deutlicher Kontrast mehr erkennbar ist. Die im Reaktor erzeugten Neutronen dagegen haben eine sehr hohe Durchdringungsfähigkeit.

Die Nutzung des Reaktors für Forschungszwecke wird bei einer Veröffentlichung der Ergebnisse sogar umsonst gestattet. Für die Industrie allerdings ist es zur Aufrechterhaltung der Konkurrenzfähigkeit oftmals nicht im Interesse der Firmen die Forschungsergebnisse für jeden zugänglich zu machen. Dafür müssen dann allerdings knapp 10.000 € für die Nutzung pro Tag bezahlt werden. Die Gesamtkosten zum Betreiben des Reaktors liegen sogar noch höher bei etwa 13.000 € pro Tag.

Um den Reaktor wieder sicher zu verlassen, musste überprüft werden, dass keiner kontaminiert ist. Während der Führung waren wir laut unseres mitgeführten Geigerzählers 0,1 µSv Strahlung ausgesetzt. Dies stellt für den Körper kein Problem dar. Zum Vergleich: In einem Flugzeug liegt der Wert bei circa 5 µSv pro Stunde. Obwohl viele Leute kritisch zu Atomreaktoren stehen, stellt der Garchinger Reaktor keine direkte Gefahr dar. Auch im Falle eines Unfalles ist man vorbereitet. So würde sogar das Auftreffen eines Flugzeuges durch 1,8 m dicke Wände abgefangen werden und so dem Reaktor nicht schaden. Der ehemalige Reaktor („das Atomei"), das ehemalige Wahrzeichen des Campus dagegen hat nur 20 cm dicke Wände.

Nach der Mittagspause erwartete uns der zweite Teil des Tages. Wir durften mithilfe von Dr. Andreas Kratzer zwei Experimente durchführen, welche in Kombination die Masse eines Elektrons liefern.  Bei dem ersten Experiment wird durch ein Fadenstrahlrohr das Verhältnis der Ladung eines Elektrons zur Masse bestimmt. Die unsichtbaren Elektronen werden dabei durch das Zusammenstoßen mit dem in der Kugel enthaltenen Gas für uns durch das entstehende Licht sichtbar gemacht. Die Elektronen wurden mithilfe eines magnetischen Feldes und der daraus resultierenden Lorentz-Kraft in eine Kreisbahn gelenkt. Hierbei haben wir e/m=2U/r2*B2 untersucht und konnten eine Konstante von ungefähr 1,8*10^11 experimentell bestätigen. Das zweite Experiment, der sogenannte Millikan-Versuch beschäftigt sich mit der Ladung eines Elektrons. mithilfe eines elektrischen Feldes werden Öltröpfchen in ein senkrecht gerichtetes elektrisches Feld gesprüht, Reibung führt zum Aufladen der Tröpfchen. Da die Tröpfchen verschieden groß sind, befinden sich auch verschieden große Ladungen auf den jeweiligen Tropfen. Nach sehr vielen Messungen lässt sich aber feststellen, dass diese nur auf gewissen Stufen vorliegen. Es sind also Vielfache der Elementarladung e. Bereits 1910 konnte der Namensgeber Millikan den Versuch erfolgreich durchführen. Auch ohne einen Computer als Hilfsmittel kam er schon auf zwei gültige Ziffern genau zu dem Ergebnis. Die Masse eines Elektrons ergibt sich nun aus einer Multiplikation der beiden Versuchsergebnisse.

Es hat uns sehr gefreut diesen spannenden und inspirierenden Tag an der Fakultät für Physik verbracht haben zu dürfen bei dem wir viele neue Erkenntnisse gewinnen konnten.