Kernforschungszentrum Jülich

Logo des Forschungszentrums Jülich (seit 2008)

Das Forschungszentrum Jülich GmbH betreibt interdisziplinäre Forschung in den Bereichen Gesundheit, Energie und Umwelt sowie Information, gestützt auf die beiden Schlüsselkompetenzen Physik und Supercomputing. Mit rund 4400 Mitarbeitern (2008) gehört es zu den größten Forschungseinrichtungen in Europa.

Organisationsform und Geschichte

Am 11. Dezember 1956 beschloss der Landtag von Nordrhein-Westfalen den Bau einer "Atomforschungsanlage". Als Standort wurde später der Staatsforst Stetternich gewählt. 1958 wurde der Grundstein für die Forschungsreaktoren MERLIN (FRJ-1) und DIDO (FRJ-2) gelegt, die 1962 in Betrieb genommen wurden. 1960 wurde die "Gesellschaft zur Förderung der kernphysikalischen Forschung (GFKF)" umbenannt in "Kernforschungsanlage Jülich des Landes Nordrhein-Westfalen e.V." (KFA). 1967 erfolgt die Umwandlung in eine GmbH, deren Gesellschafter die Bundesrepublik Deutschland (heute 90 %) und das Land Nordrhein-Westfalen (10 %) sind. Im selben Jahr hat der Hochtemperaturreaktor AVR den Betrieb aufgenommen, der auch Strom ins öffentliche Netz lieferte.

1985 und 2006 wurden die Forschungreaktoren MERLIN und DIDO abgeschaltet. Ab Mitte der 80er-Jahre beendete die damalige Kernforschungsanlage ihre Arbeiten zur Weiterentwicklung des gasgekühlten Hochtemperaturreaktors. Gleichzeitig wurden neue Themen aufgegriffen und andere wichtige Themen erweitert. Deshalb erfolgte 1990 die Umbenennung in „Forschungszentrum Jülich GmbH“. In den Jahren 2000 bis 2008 wurde MERLIN vollständig zurückgebaut.

Das Forschungszentrum ist Gründungsmitglied der damaligen Arbeitsgemeinschaft der Großforschungszentren (AGF, 1970), die sich 1995 in die Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren umwandelte.^[1]

DMS JÜLICH

Lage

Das Forschungszentrum liegt inmitten des Stetternicher Forstes in Jülich (Kreis Düren, Rheinland) und umfasst eine Fläche von ca. 2,2 Quadratkilometern.

Finanzierung

Das jährliche Budget des Forschungszentrums beträgt etwa 360 Millionen Euro. Die öffentlichen Mittel werden zu 90 % vom Bund und zu 10 % vom Land Nordrhein-Westfalen getragen.

Personal

Das Forschungszentrum beschäftigt etwa 4.400 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter (2008) und arbeitet im Rahmen der Disziplinen Physik, Chemie, Biologie, Medizin und Ingenieurwissenschaften an Grundlagen und Anwendungen in den Bereichen Gesundheit, Information, Umwelt und Energie. Von den Mitarbeitern sind etwa 1.300 Wissenschaftler, einschließlich 400 Doktoranden und Diplomanden. Etwa 800 Menschen arbeiten im Bereich Administration und Service, 400 Personen für Projektträger und 1.500 als technisches Personal - in 20 Berufen gibt es etwa 350 Auszubildende.

Jährlich arbeiten rund 800 Gastwissenschaftler aus über 50 Ländern im Forschungszentrum Jülich.

Ausgezeichnete Mitarbeiter

Am 9. Oktober 2007 wurde von der Nobelstiftung bekannt gegeben, dass Professor Peter Grünberg vom Forschungszentrum Jülich zusammen mit dem Franzosen Albert Fert von der Université Paris-Sud für die – voneinander unabhängige – Entdeckung des GMR-Effekts mit dem Nobelpreis für Physik am 10. Dezember 2007 in Stockholm ausgezeichnet werden wird. Dies ist der erste Nobelpreis für einen Mitarbeiter des Forschungszentrums Jülich und der Helmholtz-Gemeinschaft.

Ausbildung und Lehre am Forschungszentrum Jülich

2007 wurden im Forschungszentrum etwa 350 Menschen in 20 Berufen ausgebildet. Die Ausbildungsquote beträgt rund 9 % und liegt mehr als doppelt so hoch wie im Bundesdurchschnitt (bei Betrieben mit mehr als 500 Mitarbeitern). In Kooperation mit der RWTH Aachen und der Fachhochschule Aachen existieren ebenfalls kombinierte Ausbildungs- und Studiengänge. Den Absolventen wird nach bestandener Prüfung ein halbes Jahr Beschäftigung im erlernten Beruf angeboten. Von 1959 bis 2007 schlossen rund 3.800 Auszubildende ihre Ausbildung in mehr als 25 Berufen erfolgreich ab.

Am Forschungszentrum selbst werden in der Regel keine Vorlesungen abgehalten, aber nach dem sogenannten „Jülicher Modell“ werden die Institutsdirektoren in einem gemeinsamen Berufungsverfahren mit dem Land Nordrhein-Westfalen auf eine Professur an eine der benachbarten Universitäten (in der Regel Aachen, Bonn, Köln, Düsseldorf, aber auch weiter entferntere wie Bochum, Duisburg-Essen oder Münster) berufen. Dort kommen sie ihrem Lehrauftrag nach. Auch viele weitere habilitierte Wissenschaftler am Forschungszentrum übernehmen Lehraufträge an den benachbarten Universitäten. In Zusammenarbeit mit den Universitäten wurden sog. „Research schools“ (z. B. „German Research School for Simulation Science“ mit der RWTH Aachen oder „International Helmholtz Research School of Biophysics and Soft Matter“ mit den Universitäten Köln und Düsseldorf) gegründet, um die wissenschaftliche Ausbildung von Studenten zu fördern.

Eine Ausnahme stellt die Ausbildung zum Mathematisch-technischen Softwareentwickler dar. Dabei werden in Kooperation mit der Fachhochschule Aachen (Standort Jülich) die Vorlesungen, die für den Bachelor „Scientific Programming“ benötigt werden, zum größten Teil im „Jülich Supercomputing Centre“ (JSC) – ehemals „Zentralinstitut für Angewandte Mathematik“ (ZAM) – von den Professoren der FH und Ausbildern des Supercomputing Centre gehalten. Auch für den konsekutiven Master-Studiengang „Technomathematik“ wird ein Teil der Vorlesungen von Mitarbeitern des Supercomputing Centre gehalten.

Im Forschungszentrum Jülich findet jährlich die zweiwöchige Ferienschule des Instituts für Festkörperforschung statt, die aktuelle Fragestellungen der Festkörperphysik behandelt.

Die folgenden beiden Abschnitte bestehen hauptsächlich aus Listen, an deren Stelle besser Fließtext stehen sollte.

Struktur

Gliederung

Das Forschungszentrum gliedert sich in

• 7 Institute,
• 4 Zentralabteilungen,
• 2 Projekte und
• 2 Projektträgerschaften:
  • Projektträger Jülich
  • Projektträger Energie, Technologie, Nachhaltigkeit (ETN)

Organe

Organe des Forschungszentrums sind

• die Gesellschafterversammlung
• der Aufsichtsrat
• der Vorstand, bestehend aus
  • Prof. Dr. Achim Bachem (Vorsitzender)
  • Dr. Ulrich Krafft (Stellvertr. Vorsitzender)
  • Dr. Sebastian M. Schmidt (für den Geschäftsbereich Schlüsseltechnologie, Struktur der Materie und Gesundheit)
  • Prof. Dr. Dr. Hans-Harald Bolt (für den Geschäftsbereich Energie und Umwelt)

und

• der Wissenschaftlich-Technische Rat (WTR)

Forschung am Forschungszentrum Jülich

Die Forschung in Jülich ist in die Forschungsbereiche Gesundheit, Energie und Umwelt sowie Information aufgeteilt. Die Schlüsselkompetenzen Physik und Scientific Computing bilden die Grundlage für Spitzenforschung in diesen Bereichen.^[2]

• Gesundheit:
  • Institut für Neurowissenschaften und Medizin (INM)
  • Institut für Biotechnologie (IBT)

• Information:
  • Institut für Bio- und Nanosysteme (IBN)
  • Institut für Festkörperforschung (IFF)

• Energie & Umwelt:
  • Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre (ICG)
  • Institut für Energieforschung (IEF)

• Schlüsseltechnologien:
  • Scientific Computing:
    • Jülich Supercomputing Centre (JSC)
    • John von Neumann-Institut für Computing (NIC)
  • Physik:
    • Institut für Kernphysik (IKP)
    • Jülich Centre for Neutron Science (JCNS)
    • Ernst Ruska-Centrum für Mikroskopie und Spektroskopie mit Elektronen (ER-C)
  • Strukturbiologie und Biophysik (ISB):
    • Zelluläre Biophysik (ISB-1)
    • Molekulare Biophysik (ISB-2)
    • Strukturbiochemie (ISB-3)

Forschung mit Großgeräten

Forschung mit Neutronen

Der Forschungsreaktor Jülich 2 war ein Reaktor der DIDO-Klasse und wurde für Neutronenstreuexperimente genutzt. Betrieben wurde er von der Zentralabteilung für Forschungsreaktoren (ZFR). Der FRJ-2 war bis zur Inbetriebnahme des Forschungsreaktors München II in Garching die stärkste deutsche Neutronenquelle und diente hauptsächlich der Durchführung von Streu- und Spektroskopie-Experimenten an kondensierter Materie. Er war vom 14. November 1962 bis zum 2. Mai 2006 in Betrieb.

Mit der Gründung des Jülich Centre for Neutron Science (JCNS) im Jahr 2006 bleibt das Institut für Festkörperphysik ein nationales Kompetenzzentrum für Neutronenstreuung. Sechs der wichtigsten Instrumente wurden vom FRJ-2 an den FRM II verlegt; weitere Instrumente dort neu aufgebaut. Daneben betreibt das JCNS Außenstellen am Institut Laue-Langevin (ILL) in Grenoble und an der Spallation Neutron Source (SNS) in Oak Ridge.

Kühlersynchrotron COSY

COSY (Cooler Synchrotron) ist ein Teilchenbeschleuniger (Synchrotron) und Speicherring (Umfang: 184 m) zur Beschleunigung von Protonen und Deuteronen, der vom Institut für Kernphysik (IKP) im Forschungszentrum betrieben wird.

COSY zeichnet sich vor allem durch die so genannte Strahlkühlung aus, bei der die Abweichung der Teilchen von ihrer vorgegebenen Bahn (kann auch als Wärmebewegung der Teilchen aufgefasst werden) durch Elektronen- bzw. stochastische Kühlung reduziert wird. An COSY gibt es mehrere Experimentiereinrichtungen für Untersuchungen im Bereich der Hadronenphysik. Den Schwerpunkt bilden hierbei das Magnetspektrometer ANKE, das Flugzeitspektrometer TOF und der Universaldetektor WASA, dessen Umzug vom Speicherring CELSIUS des The Svedberg Labors (TSL) in Uppsala zu COSY 2005 durchgeführt wurde.

COSY ist einer der wenigen Beschleuniger im mittleren Energiebereich, die sowohl über Elektronenkühlung, als auch stochastische Kühlung verfügen.

Der Synchrotron wird von Wissenschaftlern aus deutschen und ausländischen Forschungseinrichtungen an internen und externen Experimentierplätzen genutzt und gehört zu den Forschungsgeräten der Verbundforschung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung.

Supercomputer

Die folgenden Supercomputer werden alle vom Jülich Supercomputing Centre (JSC) im Rahmen des John von Neumann-Instituts für Computing (NIC) in Jülich betrieben.

Jülicher BlueGene/P -Superrechner (JUGENE)

Am 22. Februar 2008 wurde der auf IBMs BlueGene/P-Architektur basierende massiv-parallele Supercomputer JUGENE eingeweiht. Mit 65.536 Prozessoren (16384 Knoten mit je 4 Prozessoren) und einem Hauptspeicher von 32 TeraByte (2 GigaByte pro Knoten) erbringt der Rechner eine Spitzenleistung (Rpeak) von 223 TFLOPS. Die schon im November 2007 erbrachte Linpack-Leistung (Rmax) beträgt 167 TFLOPS. Damit war er zu diesem Zeitpunkt der schnellste Rechner Europas und der schnellste zivile Rechner der Welt. Momentan steht er auf Platz 11 der 32. TOP500-Liste vom November 2008, wobei er mit nun 180 TFLOPS noch immer der schnellste Supercomputer Europas ist.^[3]

Ein weiterer Supercomputer des gleichen Typs mit einer Rechenleistung von 1 Petaflop/s ist in Planung.^[4]

Jülicher BlueGene/L -Superrechner (JUBL)

Der 2006 eingeweihte JUBL, gilt als Vorgänger des JUGENE und wurde nach dessen erfolgreicher Installation Mitte 2008 außer Betrieb genommen.

IBM p690-Cluster Jump

Der massiv-parallele Supercomputer IBM p690-Cluster Jump ist seit Anfang 2004 in Betrieb. Mit 1312 Prozessoren (41 Knoten mit je 32 Prozessoren) und einem Hauptspeicher von 5 Terabyte (128 Gigabyte pro Knoten) erbringt der Rechner eine Maximalleistung von 5,6 TFLOPS und war damit zum Zeitpunkt seiner Einrichtung auf Platz 30 der leistungsstärksten Rechner der Welt. Die Knoten sind durch einen High-Performance-Switch (HPS) miteinander verbunden. Anwendungen haben über ein globales paralleles Dateisystem Zugriff auf über 60 Terabyte Speicherplatz und einen integrierten Kassettenspeicher mit einer Kapazität von einem Petabyte. Betrieben wird der IBM-p690-Cluster Jump unter dem Betriebssystem AIX 5.1.

Für die Supercomputer wurde in 2003 eine neue 1.000 m² große Maschinenhalle neben dem Jülich Supercomputer Centre errichtet.

Tokamak TEXTOR

TEXTOR ist ein Tokamak-Experiment für technologieorientierte Forschung (Tokamak EXperiment for Technology Oriented Research) auf dem Gebiet der Plasma-Wand-Wechselwirkungen, das vom Institut für Energieforschung, Bereich Plasmaphysik (IEF-4) im Forschungszentrum betrieben wird.

TEXTOR dient der Erforschung der Kernfusion. Hierzu wird in Experimenten Wasserstoff auf bis zu 50 Millionen Grad aufgeheizt, so dass er in Form von Plasma vorliegt. Die Wechselwirkung dieses Plasmas mit den umgebenden Wänden ist eine der Aufgaben des Tokamak-Experiments. Die Erkenntnisgewinne dienen vor allem dem zukünftigen Kernfusionskraftwerk ITER, an dessen Bau im südfranzösischen Cadarache das Forschungszentrum Jülich mitarbeitet.

4-Tesla Magnet-Resonanz-Tomograph

Ebenfalls seit 2004 wird vom Institut für Neurowissenschaften und Medizin ein Magnet-Resonanz-Tomograph (MRT) betrieben, der eine magnetische Feldstärke von vier Tesla liefert. Damit ist er eines der stärksten Geräte in Deutschland und Europa. Weiterhin existieren ein 1,5-Tesla- und 3-Tesla-Tomograph, welche insbesondere für die funktionelle Bildgebung (fMRT) mit neurologischen, neuropsychologischen und psychischen Fragestellungen verwendet werden. Seit 2007 befindet sich ein weiterer 3,0-Tesla-Tomograph mit PET-Einsatz im Aufbau. Nach Bewilligung der finanziellen Mittel ist ein 9,4-Tesla-Scanner mit kombinierter PET in Bau, welcher somit der stärkste MR-Tomograph in Europa sein wird (ein weiterer Tomograph dieser Magnetfeldstärke existiert bereits in den USA).

Atmosphären-Simulationskammer SAPHIR

In der 20 Meter langen SAPHIR-Kammer (Simulation Atmosphärischer PHotochemie In einer großen Reaktionskammer) untersucht der Bereich Troposphäre (ICG-II) des Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre (ICG) photochemische Reaktionen in der Atmosphäre.

Pflanzenexperimentier-Anlage PhyTec

Seit 2003 steht ein Gewächshaus mit modernster Technik zur Verfügung. Maximale Transparenz der Scheiben von über 95 % im Bereich des pflanzenrelevanten Lichtspektrums wird durch eine spezielle Glasart und Antireflex-Beschichtung erreicht. Zusätzlich dringt auch UV-B durch die Scheiben. Die CO₂-Konzentration in zwei Abteilen kann erhöht und erniedrigt werden, die Luftfeuchtigkeit kann variiert werden, die Temperatur kann auch im Sommer bei voller Einstrahlung auf 25 °C gehalten werden. Der Bereich Phytosphäre (ICG-III) des Instituts für Chemie und Dynamik der Geosphäre (ICG) simuliert hier verschiedene Klimaszenarien und untersucht deren Einfluss auf pflanzliche Schlüsselprozesse wie Wachstum, Transport, Austauschprozesse mit Atmosphäre und Boden sowie auf biotische Interaktionen.

Strahlrohre an Synchrotrons

Das Institut für Festkörperforschung (IFF) unterhält oder unterhielt mehrere Beamlines zur Forschung mit Synchrotronstrahlung an verschiedenen Synchrotrons:

• BL5 U-250-PGM bei DELTA (Dortmund)
• UE56/1-SGM bei BESSY (Berlin)
• MuCAT bei APS (Argonne, USA)
• JUSIFA bei HASYLAB (Hamburg)

Weitere Forschungsprojekte am Forschungszentrum Jülich

CLaMS: Atmosphärenmodelle für die Klimaforschung

Das Verständnis der chemischen Prozesse in der Atmosphäre bildet die Grundlage für zahlreiche Klimamodelle. Umweltforscher des Forschungszentrum Jülich untersuchen die Chemie der Atmosphäre mit Flugzeugen, Ballons und Satelliten und erstellen daraus chemische Modelle wie CLaMS, die in Simulationen auf Supercomputern zum Einsatz kommen.

MEM-BRAIN: Kohlendioxidabtrennung

Mit seinen Forschungspartnern entwickelt das Forschungszentrum Jülich keramische Membranen. Sie könnten in Kraftwerken als Filter eingesetzt werden, um Prozessgase zu trennen und auch Kohlendioxid effektiv zurückzuhalten.

UNICORE: einfacher Zugriff auf Computerleistung

Rechen- und Speicherressourcen sind heutzutage oftmals auf mehreren Computersystemen, Rechenzentren oder sogar Ländern verteilt. Industrie und Wissenschaft benötigen also Werkzeuge für den einfachen und sicheren Zugriff auf diese Ressourcen. UNICORE aus Jülich ist ein solches Grid-basiertes Werkzeugpaket. Die aktuelle Version UNICORE 6 ist Web-Services basiert (WS-RF) und implementiert zahlreiche Grid-Standards des OGF.

Infrastruktur

Neben den forschenden Instituten und den Großeinrichtungen gibt es zahlreiche Infrastruktureinheiten und Zentralinstitute, die für den Betrieb des Forschungszentrums Jülich benötigt werden. So ist zum Beispiel eine hauptamtliche Werkfeuerwehr rund um die Uhr einsatzbereit, um Menschen, Sachwerte, Tiere und die Natur im und um das Forschungszentrum zu schützen.^[5]

Auf dem Gelände des Forschungszentrums betreibt die Landesanstalt für Arbeitsschutz (LAfA) des Landes Nordrhein-Westfalen eine Landessammelstelle für radioaktive Abfälle für die Länder NRW und Niedersachsen. Diese Sammelstelle nimmt neben radioaktivem Abfall aus dem Forschungszentrum auch weitere (schwach)-radioaktive Abfälle aus den genannten Ländern an.

Siehe auch

• Liste der Kernforschungsanlagen und Teilchenbeschleuniger
• Liste der Kernreaktoren in Deutschland
• Der Nobelpreis für Physik wurde 2007 dem Jülicher Forscher Peter Grünberg und seinem Kollegen Albert Fert von der Universität Paris zugesprochen.

Weblinks

• Forschungszentrum Jülich
• Veranstaltungen des Forschungszentrums zu seinem 50-jährigen Bestehen
• Die Forschungsfelder des Forschungszentrums Jülich
• Glossar Strahlenschutz des Forschungszentrums Jülich
• „Die SSB-Seiten“ im Forschungszentrum Jülich für Strahlenschutzbeauftragte und beruflich Strahlenexponierte
• Ausführliche Informationen über das COSY am Forschungszentrum Jülich auf Welt der Physik
• E-Journals statt Print-Zeitschriften - Die Zentralbibliothek im Forschungszentrum Jülich stellt sich um

Einzelnachweise

1. ↑ www.fz-juelich.de/portal/datapool/page/736//Geschichte.pdf
2. ↑ http://www.fz-juelich.de/portal/forschung
3. ↑ - November 2008 (1-100)
4. ↑ Erster Petaflops-Rechner kommt nach Jülich, Pressemitteilung des Forschungszentrum vom 10. Februar 2009
5. ↑ Werkfeuerwehr Forschungszentrum Jülich, Informationsseite am Forschungszentrum Jülich

50.9056.41194444444447Koordinaten: 50° 54′ 18″ N, 6° 24′ 43″ O