Gymnasium Fränkische Schweiz Ebermannstadt
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Fahrt der Physikkurse zum Forschungscampus Garching

Am 04.12.2019 machten sich die Physikkurse der Q11 und der Q12 auf den Weg nach Garching. Dort besuchten wir zuerst das Walther-Meißner-Institut für Tieftemperaturphysik. Nach einem einführenden Überblick über die Historie des Instituts wurden uns interessante Experimente mit flüssigem Stickstoff vorgeführt. Durch das Eintauchen eines luftgefüllten Ballons in den flüssigen Stickstoff bildet sich in seinem Innern Trockeneis, da die Schmelztemperatur von Kohlendioxid deutlich über der von Stickstoff liegt. Taucht man einen mit Sauerstoff gefüllten Ballon ein, verflüssigt sich dieser zu einer bläulichen Flüssigkeit. Ein besonders interessantes Experiment, war die supraleitende Autorennbahn. Hier wird ausgenutzt, dass bei Supraleitern zusätzlich zu dem Verschwinden des elektrischen Widerstands auch die magnetischen Eigenschaften von Supraleitern spektakulär sind. Sie werden nämlich unterhalb der Sprungtemperatur zu Diamagneten. Gelangen diese dann in ein äußeres Magnetfeld, so kommt es in ihnen zu Induktionseffekten, die ein magnetisches Moment bewirken, das nach der Lenzschen Regel der Ursache seiner Entstehung entgegengerichtet ist. Der Supraleiter schwebt über dem Magnet. Das Auto war mit einer Tablette aus einem Material bestückt, dass bereits bei einer Kühlung mit flüssigem Stickstoff supraleitend wird. So konnte es nahezu reibungsfrei über die Schienen flitzen.

Anschließend wurden wir noch in verschiedene Labore geführt. Unter anderem erklärte man uns, wie mittels gepulster Laserdesposition neuartige Dünnschichtmaterialien in hoher Güte hergestellt werden können. Typische Schichtdicken liegen unter einem Hunderttausendstel des Durchmessers eines Menschenhaars.

Ein weiteres Thema waren Forschungen zu Schaltkreisen aus Supraleitern, die heutzutage als aussichtsreiche Kandidaten im Bereich der Quantentechnologie gelten, z.B. zum Bau eines Quantencomputers.

Nach den informativen Führungen ließen wir uns auf Einladung des Institutsleiters Herrn Professor Rudolf Gross ein Mittagessen in der Mensa des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik schmecken.

Frisch gestärkt hörten wir dort dann einen einführenden Vortrag über den aktuellen Stand der Entwicklung der Kernfusion. Das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching und Greifswald erforscht die physikalischen Grundlagen für ein Fusionskraftwerk, das Energie aus der Verschmelzung von leichten Atomkernen gewinnen soll, und ist dabei eines der größten Zentren für Fusionsforschung in Europa. In ihm wird der Forschungsstellerator ASDEX Upgrade betrieben. Nachdem wir vorher etwas über tiefe Temperaturen von bis zu 1 K gehört haben, muss dagegen im Fusionsreaktor das Plasma auf eine Temperatur von mindestens 100 Millionen Grad Celsius erhitzt werden. Im Anschluss an den höchst informativen Vortrag wurden wir über das Gelände geführt und erhielten die Gelegenheit, den Schwungradgenerator zu besichtigen. Dieser wird benötigt, da ein Experimentierpuls von ASDEX Upgrade für 10 Sekunden eine elektrische Leistung von insgesamt 400 Megawatt benötigt, also etwa halb so viel wie die gesamte Münchner Region. Diese kann natürlich nicht dem Netz entnommen werden. Und so speichert man die Energie in einem Schwungrad. Während eines Experimentpulses treibt das Schwungrad dann einen elektrischen Drehstromgenerator an, wobei es auf 1270 Umdrehungen pro Minute abbremst und damit die in ihm gespeicherte Energie freisetzt. Der Drehstromgenerator kann etwa 10 Sekunden lang bis zu 155 Megawatt Leistung zur Verfügung stellen. Die Leitung des erzeugten Stroms zum Stellerator erfolgt dann durch Aluminiumblöcke. In ihnen fließen Ströme in der Größenordnung von mehreren kA.

Im Anschluss besichtigten wir die Leitzentrale, bevor wir dann den Stellerator selbst in Augenschein nehmen konnten. Leider ist dort aufgrund der vielen nötigen Verstrebungen, Zuleitungen und Heizungen nicht viel zu erkennen. Man gewinnt aber einen Eindruck von der Komplexität und Größe der Anlage. Auch die dicken Betontüren, die den Reaktor während des Betriebs nach außen abschirmen, waren beeindruckend.

Voller neuer Erkenntnisse machten wir uns zurück auf den Weg nach Ebermannstadt.

Alexandra Tönsing


 
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