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PSI-Grossforschungsanlage «SwissFEL» |
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Hightech bis unter das Dach |
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Die Bauarbeiten im Wald laufen auf Hochtouren - bis Ende 2014 soll das Gebäude für den SwissFEL ( Schweizer Freie-Elektronen-Röntgenlaser ), die neue Grossforschungsanlage des Paul Scherrer Instituts PSI, fertiggestellt sein. Die Anforderungen an das Gebäude sind hoch. Es muss einen reibungslosen Betrieb der empfindlichen Anlage gewährleisten.
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| Rund 740 Meter lang wird der SwissFEL sein. Auf dieser Länge werden Elektronen erzeugt, beschleunigt, zur Abstrahlung von Röntgenlichtpulsen gebracht und diese zu den Experimentierstationen weitergeleitet. Der SwissFEL ist Hochtechnologie. Sämtliche Maschinenteile müssen exakt gearbeitet und aufeinander abgestimmt sein. Nichts darf den Betrieb der empfindlichen Anlage stören.
Dementsprechend hoch sind die Anforderungen, die an das Gebäude, in dem die Anlage untergebracht ist, gestellt werden. Höchste Präzision ist gefordert: |
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Sogar die Erdkrümmung von nur wenigen Zentimetern auf die gesamte Anlagenlänge muss ausgeglichen werden.
Exakte Wohlfühltemperatur
Zudem benötigen die empfindlichen Maschinenteile ein konstantes Temperaturumfeld, das nur gering variieren darf. Das gilt insbesondere für den Strahlkanal, in dem sich der Linearbeschleuniger befindet, und die Undulatorenhalle; in den Undulatoren werden die Röntgenlichtpulse erzeugt. Strahlkanal und Undulatorenhalle müssen auf genau 24 Grad Celsius temperiert sein: Die tolerierte Abweichung liegt bei nur einem Zehntel Grad.
Um die erforderliche Genauigkeit zu erreichen, wird dort bereits temperaturstabilisierte Luft aus den Experimentierbereichen durchgeblasen und mit speziellen Sensoren überwacht. Durch die Abstrahlung der Maschinenteile verursachte Temperaturabweichungen werden mit Umluftanlagen ausgeglichen. Ferner ist die Gebäudeisolation zum umgebenden Erdreich so dimensioniert, dass die umliegende Erdmasse zur Temperaturstabilisierung beiträgt.
Bitte nicht schütteln
Auch gegenüber Vibrationen und Erschütterungen ist der SwissFEL sehr empfindlich. Bereits eine stark befahrene Strasse in unmittelbarer Nähe kann den reibungslosen Betrieb gefährden. Das war einer der Gründe, warum für den SwissFEL - nach sorgfältiger Prüfung verschiedener Standorte - nur der Standort im Wald, in sicherer Entfernung von möglichen Störungsquellen, infrage kam.
Doch schon der Betrieb der Infrastrukturanlagen selbst verursacht Erschütterungen und Vibrationen. Darum werden der für Störungen besonders empfindliche Strahlkanal und die Undulatorenhalle baulich von den anderen Gebäudeteilen vollständig abgekoppelt.
Energiesparen ist oberstes Gebot
Der SwissFEL ist der weltweit erste energieoptimierte Freie-Elektronen-Röntgenlaser. Um bis zu 50 Prozent wird sein Stromverbrauch im Vergleich zu ähnlichen Anlagen reduziert sein. Darüber hinaus verfügt er als einziger Freie-Elektronen-Röntgenlaser über eine Wärmerückgewinnungsanlage.
Bis zu den kleinsten Komponenten wird auf Energieeffizienz geachtet. Die wenigen sichtbaren Fassaden sind wärmegedämmt. Auf Fenster und verglaste Aussentüren wurde soweit als möglich verzichtet. Auch die Nutzung des umgebenden Erdreichs zur Temperaturstabilisierung trägt zur Optimierung des Energieverbrauchs bei.
Bis Ende 2014 soll das SwissFEL-Gebäude fertiggestellt sein. Danach beginnt die Installation der technischen Komponenten. Die Inbetriebnahme der Anlage ist für Ende 2016 geplant.
Text: Martina Gröschl/ PSI
Über das PSI
Das Paul Scherrer Institut PSI entwickelt, baut und betreibt grosse und komplexe Forschungsanlagen und stellt sie der nationalen und internationalen Forschungsgemeinde zur Verfügung. Eigene Forschungsschwerpunkte sind Materie und Material, Energie und Umwelt sowie Mensch und Gesundheit. Die Ausbildung von jungen Menschen ist ein zentrales Anliegen des PSI. Deshalb sind etwa ein Viertel unserer Mitarbeitenden Postdoktorierende, Doktorierende oder Lernende. Insgesamt beschäftigt das PSI 2'000 Mitarbeitende, das damit das grösste Forschungsinstitut der Schweiz ist. Das Jahresbudget beträgt rund CHF 370 Mio. Das PSI ist Teil des ETH-Bereichs, dem auch die ETH Zürich und die ETH Lausanne angehören sowie die Forschungsinstitute Eawag, Empa und WSL.
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| Quelle:
Text Paul Scherrer Institut PSI , Januar 2014 |
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Synchrotron
Lichtquelle Schweiz (SLS) im Paul Scherrer Institut (PSI)
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