Centro Helmholtz Dresden-Rossendorf

HZDR Helmholtz Center Dresden-Rossendorf
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Categoria:	Grande struttura di ricerca
Consistono:	Data di fondazione: 1992
Appartenenza:	Associazione Helmholtz
Ubicazione della struttura:	Dresda
Finanziamento di base:	Budget: circa 132 milioni di euro (2018)
Gestione:	Sebastian M. Schmidt (accademico) Diana Stiller (commerciale)
Dipendente:	circa 1.200 (2018)
Homepage:	hzdr.de

51.063611111111 13.949722222222Coordinate: 51 ° 3 ′ 49 ″  N , 13 ° 56 ′ 59 ″  E

Centro Helmholtz Dresden-Rossendorf​

Germania

L' Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf ( HZDR ) è un centro di ricerca scientifica nel distretto di Rossendorf a Dresda ed è membro dell'Associazione Helmholtz dei centri di ricerca tedeschi dal 1 ° gennaio 2011 . All'HZDR, la ricerca viene svolta in tre delle sei aree di ricerca dell'Associazione Helmholtz: energia, salute e materia. L'HZDR è stato fondato come Centro di ricerca Rossendorf nel 1992. L'HZDR ha una superficie totale di 186 ettari. Si trova nella posizione dell'Istituto centrale di fisica nucleare (in seguito: Istituto centrale per la ricerca nucleare) a Dresda-Rossendorf, fondato nel 1956.

ricerca

L'HZDR conduce ricerche di base e orientate all'applicazione nei settori dell'energia, della salute e della materia.

Area di ricerca energia

Gli scienziati dell'HZDR sono alla ricerca di soluzioni economiche ed ecocompatibili per l'approvvigionamento energetico del futuro. Lavorerai su nuove tecnologie per l'esplorazione, l'estrazione, l'uso e il riciclaggio di metalli strategicamente importanti e materie prime minerali. Questi includono, ad esempio, processi di esplorazione precisi per l'estrazione mineraria o processi biotecnologici per l'estrazione e il riciclaggio dei metalli.

I ricercatori si occupano anche di processi ad alta intensità energetica nell'industria, come la colata di acciaio o processi nell'industria chimica, al fine di renderli più efficienti. La ricerca si concentra anche sul funzionamento sicuro dei reattori nucleari e sul comportamento di trasporto di radionuclidi radiotossici e di lunga durata in possibili depositi nucleari .

Area di ricerca salute

L'HZDR mira a compiere progressi nella diagnosi precoce, nella diagnosi e nella terapia del cancro. Lavora a stretto contatto con i partner della medicina universitaria. La ricerca sul cancro presso l'HZDR affronta diversi argomenti: farmaci radioattivi per la diagnosi e la terapia del cancro, lo sviluppo dell'immunoterapia del cancro , i metodi di imaging in oncologia e l'accelerazione delle particelle con nuove tecnologie laser per la radioterapia con protoni. Con il Centro per la ricerca radiofarmaceutica sui tumori , l'Istituto per la ricerca radiofarmaceutica sul cancro avrà un proprio edificio di ricerca nella sua sede principale a Dresda, che dovrebbe essere completato nel 2017. Presso il centro di ricerca di Lipsia, i ricercatori dell'HZDR stanno anche lavorando alla diagnosi precoce dei difetti cognitivi correlati al cancro con sonde molecolari.

Scienziati dell'HZDR Institute for Radiation Oncology presso il Center for Radiation Research in Oncology - OncoRay, conducono ricerche nei locali dell'Ospedale universitario di Dresda . Tra le altre cose, lì viene sviluppato il monitoraggio in tempo reale della protonterapia . Dal 2015, i pazienti sono stati trattati con questo nuovo metodo di radioterapia presso l' Università di Proton Therapy di Dresda (UPTD). L'OncoRay Center è supportato dall'Ospedale universitario di Dresda , dalla Facoltà di Medicina della TU Dresden e dall'HZDR. Insieme all'Istituto di Heidelberg per la radioterapia oncologica, costituisce il "Centro nazionale per la ricerca sulle radiazioni in oncologia". Insieme al Centro tedesco di ricerca sul cancro, le tre istituzioni di supporto di OncoRay stanno costruendo la sede partner di Dresda del Centro nazionale per le malattie tumorali (NCT) . Le istituzioni di Dresda sono anche partner del Consorzio tedesco per la ricerca sul cancro traslazionale.

Materia dell'area di ricerca

All'HZDR vengono create condizioni estreme per studiare il comportamento dei materiali in circostanze straordinarie. I risultati di questa ricerca forniscono informazioni importanti per migliorare i materiali o svilupparne di completamente nuovi. Grandi dispositivi scientifici aiutano a creare condizioni estreme come campi magnetici molto forti, temperature particolarmente basse o essere bombardati da radiazioni laser o particellari.

All'HZDR, ad esempio, gli scienziati stanno ricercando nuovi tipi di superconduttori e materiali semiconduttori che consentono la generazione e la trasmissione di energia particolarmente efficienti o che potrebbero produrre una nuova generazione di supporti di memorizzazione dei dati. Sviluppano anche sensori altamente sensibili per applicazioni in medicina e tecnologia. Le nuove tecnologie di accelerazione delle particelle dovrebbero anche rendere la ricerca sulle proprietà fondamentali di tutta la materia e dell'universo più efficiente ed economica. A tal fine, nuovi metodi vengono testati con i moderni laser ad alta potenza, tra le altre cose, per accelerare le particelle alle più alte energie.

Strutture di ricerca

Oltre agli scienziati dell'HZDR, i ricercatori di altre istituzioni utilizzano anche i tempi di misurazione delle grandi strutture di ricerca di Rossendorf per i loro progetti, comprese le università, i centri partner dell'Associazione Helmholtz e gli ospiti internazionali.

ELBA

ELBE è un centro per sorgenti di radiazioni ad alta potenza e la più grande struttura di ricerca dell'HZDR. Prende il nome dall'acceleratore di elettroni ELBE.

Acceleratore di elettroni

SAME significa un El ektronenbeschleuniger alto B rillanz e basso E mittanz. È il componente principale dell'intero sistema. È un acceleratore lineare con, tra le altre cose, risonatori a cavità superconduttrice del tipo TESLA .

Nella struttura sono collegati due laser a elettroni liberi (FEL) per l'infrarosso medio e lontano (lunghezza d'onda 5–40 µm e 18–250 µm) (FEL e ELBE, abbreviato FELBE ). Il fascio di elettroni ELBE può anche essere convertito in vari tipi di fasci secondari. Questi includono bremsstrahlung , radiazioni terahertz , raggi X ad alta brillantezza, positroni, neutroni ed elettroni.

DRACO

Il laser ad alta potenza DRACO , un laser al titanio: zaffiro , raggiunge una potenza di 1 PW utilizzando l'amplificazione dell'impulso cinguettato (a partire da maggio 2017) ed è utilizzato per accelerare protoni ed elettroni ad alte energie utilizzando l'accelerazione laser-plasma.

PEnELOPE

Con PEnELOPE , viene realizzato un altro sistema laser con energie petawatt. È una sorgente laser a impulsi per spa nella gamma dei petawatt pompata mediante laser a diodi . In particolare, dovrebbe consentire l'accelerazione dei protoni basata sul laser per applicazioni mediche. L'obiettivo finale è sostituire i grandi acceleratori di particelle richiesti oggi per la terapia del cancro a fascio di protoni con sistemi significativamente più compatti.

Laboratorio magnetico ad alto campo di Dresda

Il laboratorio di magneti ad alto campo di Dresda si trova proprio accanto all'ELBE in modo che possano essere condotti esperimenti combinati. Qui vengono generati campi magnetici pulsati particolarmente forti. Campi magnetici fino a 100 Tesla devono essere resi disponibili qui per la ricerca sui materiali.

Le bobine, sviluppate anche in loco, possono generare campi di 95 Tesla per frazioni di secondo (a partire da maggio 2017). Le bobine vengono raffreddate a circa −200 ° C con azoto liquido e una corrente di decine di migliaia di ampere scorre attraverso di esse per un breve periodo . Per questo viene utilizzato un banco di condensatori (immagine). Presso il Dresden High Field Magnetic Laboratory, vengono anche esaminate le proprietà meccaniche quantistiche fondamentali del magnetismo e vengono sviluppati nuovi componenti come i superconduttori ad alta temperatura .

HIBEF

L' Helmholtz International Beamline for Extreme Fields (HIBEF) è attualmente in fase di installazione da parte dell'HZDR insieme al tedesco Electron Synchrotron al laser europeo a raggi X European XFEL ad Amburgo. Qui i magneti sviluppati nel laboratorio dei magneti ad alto campo vengono utilizzati insieme ai lampi di luce di imaging dall'XFEL europeo per essere in grado di indagare il comportamento della materia sotto l'influenza di campi magnetici molto grandi con una precisione mai raggiunta prima. Insieme alla possibilità di generare temperature e pressioni eccezionalmente elevate, questo crea una stazione di misurazione unica per la ricerca della materia in condizioni estreme.

Centro del fascio ionico

Il centro del fascio ionico offre la possibilità di indirizzare campioni con atomi carichi di vari elementi chimici leggeri e pesanti. Diversi sistemi possono accelerare i proiettili a diverse energie, per cui è possibile controllare il loro effetto sul campione. A seconda dell'elemento e dell'energia, questi fasci ionici sono adatti per esaminare o modificare specificamente i campioni. Questi sistemi vengono utilizzati principalmente per lo sviluppo dei più piccoli componenti elettronici, sistemi semiconduttori stratificati come nelle celle solari o materiali ottici come le superfici trasparenti ma conduttive degli schermi moderni.

ROBL

Il Rossendorf Beamline ROBL presso la sorgente di radiazione di sincrotrone europea ESRF a Grenoble (Francia) consente la ricerca radiochimica attraverso radiazioni estremamente brillanti .

Tomografia ad emissione di positroni

Nel centro PET , gestito dall'HZDR insieme all'Ospedale universitario di Dresda e all'Università tecnologica di Dresda , vengono sviluppati e studiati metodi di imaging per la diagnosi e nuovi approcci terapeutici per la terapia del cancro. HZDR, Uniklinikum e TU Dresden gestiscono anche congiuntamente il "Centro nazionale per la ricerca sulle radiazioni in oncologia - OncoRay".

TOPFLOW

La struttura di prova termoidraulica TOPFLOW (Transient Two Phase Flow Test Facility) consente lo studio di fenomeni di flusso complessi in condizioni realistiche, come si verificano nei reattori nucleari così come nell'ingegneria chimica e di processo.

DRESDYN

Con DRESDYN ( impianto del sodio di Dresda per la ricerca dinamo e termoidraulica ) si sta creando una piattaforma europea per esperimenti dinamo e studi termoidraulici con sodio liquido. L'obiettivo è costruire la prima dinamo a precessione al mondo con la quale, ad esempio, la creazione del campo magnetico terrestre può essere simulata in modo molto più realistico rispetto ai precedenti esperimenti con dinamo azionata da un'elica. Inoltre, gli esperimenti dovrebbero consentire approfondimenti dettagliati sul metallo fuso al fine di sviluppare nuove batterie a metallo liquido per lo stoccaggio di energia o per ricercare la sicurezza dei reattori nucleari raffreddati a metallo liquido della prossima generazione. La costruzione della struttura di ricerca dovrebbe essere completata nel 2022. Il budget totale del progetto è di 25 milioni di euro. Il ricercatore capo è Frank Stefani .

Personale e budget

L'Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf impiega circa 1.100 persone, inclusi 500 scienziati tra cui 150 studenti di dottorato. Il finanziamento di base è fornito per il 90% dal governo federale e per il 10% dallo Stato libero di Sassonia. Il bilancio totale nel 2016 è stato di circa 131 milioni di EUR compresi gli investimenti, di cui circa 21 milioni di EUR erano finanziamenti di terzi.

Trasferimento tecnologico

Il trasferimento della conoscenza e dei risultati della ricerca nella società e nell'economia è realizzato presso l'HZDR attraverso la ricerca a contratto, la concessione di licenze e l'uso congiunto dei dispositivi e dei sistemi con i partner di cooperazione. La società HZDR Innovation GmbH , fondata nel 2011, utilizza l'infrastruttura e le competenze dell'HZDR per la produzione e i servizi nel campo dell'impianto ionico . Con questa tecnica, gli atomi estranei vengono introdotti nelle superfici del materiale. Attraverso questo cosiddetto drogaggio, il comportamento dei materiali semiconduttori può essere modificato in modo mirato. Viene anche utilizzato per creare proprietà superficiali su misura come la resistenza all'ossidazione di materiali da costruzione leggeri per l'industria aerospaziale, automobilistica ed energetica o per migliorare la biocompatibilità degli impianti medici.

Altri spin-off dell'HZDR sono, ad esempio, Biconex GmbH , che offre un processo di rivestimento ecologico per la raffinazione di superfici in plastica, i3 Membrane GmbH , che sviluppa membrane per applicazioni mediche e tecniche, e Saxray GmbH , che fornisce analisi a raggi X per tutti i tipi di materiali.

Promozione di giovani talenti

L'HZDR impiega circa 150 studenti di dottorato che stanno facendo il loro dottorato in collaborazione con le università, in particolare la TU di Dresda . Quattro gruppi di ricerca junior presso l'HZDR (a partire da maggio 2017) conducono ricerche sui seguenti argomenti:

• Accelerazione elettronica del laser
• Accelerazione ionica laser
• Microrganismi nella roccia salata dei depositi nucleari
• Tecnologia di misura nei metalli liquidi

Altri tre gruppi di ricerca junior ricevono finanziamenti speciali come gruppi di ricerca junior Helmholtz:

• Ricerca dinamica della materia calda e densa con HIBEF
• Dispositivi a coppia rotante per la tecnologia della comunicazione dell'informazione
• Strutture e reazioni all'interfaccia acqua / minerale

C'è anche un gruppo di ricerca junior finanziato dalla DFG nel programma Emmy Noether :

• Onde di spin come ponte tra spintronica e fotonica

L'HZDR continua a gestire l'Helmholtz College NANONET, un programma di dottorato strutturato in elettronica molecolare, e organizza un programma studentesco estivo internazionale.

Per il funzionamento delle strutture di ricerca, dei laboratori e dell'amministrazione, l'HZDR forma costantemente circa 40 giovani in 13 diverse professioni. Per gli alunni dalla quinta elementare in poi, il laboratorio scolastico DeltaX offre giornate sperimentali e corsi di vacanza. Corsi regolari di formazione degli insegnanti completano queste offerte.

Per il grande pubblico, l'HZDR organizza una giornata di laboratorio aperto ogni due anni e partecipa alla Lunga notte della scienza in tutti gli istituti di ricerca a Dresda ogni estate . L'HZDR è anche rappresentato alle Science Nights di Freiberg e Lipsia.

Istituti dell'HZDR

La divisione scientifica dell'HZDR è divisa in otto istituti e due dipartimenti centrali:

• Institute for Ion Beam Physics and Materials Research
• Istituto per il laboratorio magnetico ad alto campo di Dresda
• Istituto per la dinamica dei fluidi
• Istituto per la fisica delle radiazioni
• Istituto per la ricerca radiofarmaceutica sul cancro
• Istituto per l'oncologia delle radiazioni - OncoRay
• Istituto per l'ecologia delle risorse
• Helmholtz Institute Freiberg for Resource Technology , insieme alla TU Bergakademie Freiberg

Due dipartimenti centrali supportano le operazioni di ricerca di tutti gli istituti:

• Central Research Technology Department, per lo sviluppo e la costruzione di strutture di ricerca ed esperimenti
• Servizi di informazione centrale e reparto informatico per l'infrastruttura IT di tutte le sedi HZDR

Collaborazioni

L'HZDR è impegnato nel networking nazionale e internazionale delle sue aree di ricerca. Insieme alla TU di Dresda e ad altri istituti di ricerca di Dresda, è membro dell'associazione scientifica DRESDEN-concept .

Cooperazione internazionale:

• Sincrotrone europeo ESFR
• XFEL europeo
• Laboratorio WHELMI (Laboratorio Weizmann-Helmholtz per l'interazione con la materia laser)
• Iniziativa LEAPS (League of European Accelerator-based Photon Sources)
• CALIPSOplus
• ERF AISBL (Association of European-level Research Infrastructure Facilities)
• Infrastruttura estremamente leggera
• EMFL (European Magnetic Field Laboratory)
• EIT RawMaterials
• INFACT (tecnologie di esplorazione innovative, non invasive e completamente accettabili)
• Ions4SET

Cooperazione regionale e nazionale:

• Concetto di DRESDA
• TU Dresden
• Freiberg Mining Academy e Technical University
• Chemnitz University of Technology
• Gruppo di lavoro tedesco per la ricerca sui depositi
• Competenza rete di ricerca sulle radiazioni
• Rete di competenze a est per la tecnologia nucleare

Elenco dei ricercatori che lavorano a Rossendorf

• Wolf Häfele è stato direttore scientifico del Centro di ricerca Rossendorf dal 1992 al 1996.
• Frank Pobell è stato direttore scientifico e portavoce del consiglio di amministrazione del Forschungszentrum Rossendorf dal 1996 al 2003 e dal 2002 al 2004 è stato responsabile della creazione del laboratorio di magneti ad alto campo a Dresda.
• Bernd Johannsen è stato direttore scientifico del Rossendorf Research Center dal 2003 al 2006.
• Roland Sauerbrey è stato direttore scientifico dell'Helmholtz Center Dresden-Rossendorf dal 2006 alla fine di marzo 2020.
• Heinz Barwich , fisico nucleare tedesco, primo direttore della ZfK Rossendorf.
• Helmuth Faulstich , ingegnere elettrico e tecnico elettronico tedesco, direttore ad interim dal 1961, dal 1965 al 1970 direttore della ZfK Rossendorf.
• Günter Flach , fisico tedesco, direttore della ZfK Rossendorf dal 1970 al 1990.
• Klaus Fuchs , fisico nucleare tedesco-britannico, vicedirettore della ZfK Rossendorf dal 1959 al 1974.
• Josef Schintlmeister , fisico nucleare austriaco, direttore della ZfK Rossendorf. Dal 1956 al 1971 capo della divisione di fisica nucleare presso la ZfK Rossendorf.
• Kurt Schwabe , chimico tedesco, direttore della ZfK Rossendorf. Dal 1959 al 1969 capo della divisione di radiochimica della ZfK Rossendorf.
• Rudolf Münze , chimico tedesco, dal 1969 capo della divisione Radiochimica della ZfK Rossendorf, ribattezzata negli anni Settanta Divisione Chimica Nucleare e negli anni Ottanta Divisione Isotopi Radioattivi .
• Klaus Hennig
• Frank-Peter Weiss
• Siegfried Niese

Posizioni

L'HZDR ha sede a Dresda e gestisce anche il Freiberg Helmholtz Institute for Resource Technology in Sassonia insieme alla TU Bergakademie Freiberg e un centro di ricerca per la ricerca radiofarmaceutica e georadiochimica a Lipsia.

Ad Amburgo, l'HZDR sta attualmente costruendo la Helmholtz International Beamline for Extreme Fields (HIBEF) presso il laser europeo a raggi X European XFEL insieme al tedesco Electron Synchrotron . Inoltre, l'HZDR gestisce un fascio di tubi con una stazione di misurazione radiochimica presso la sorgente di radiazione di sincrotrone europea ESRF a Grenoble (Francia).

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  Edificio di accoglienza e amministrazione dell'HZDR a Rossendorf

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  Rossendorf - Centro di ricerca - Vista frontale - Vista dalla fermata dell'autobus a Dresda

Storia del luogo di ricerca Rossendorf

Nel 1956 fu fondato a Rossendorf l'Istituto Centrale di Fisica Nucleare , che fu incorporato nell'Accademia delle Scienze della RDT un po 'più tardi come Istituto Centrale per la Ricerca Nucleare (ZfK) . Il fisico nucleare tedesco-britannico Klaus Fuchs, coinvolto nel progetto Manhattan , è stato vicedirettore della ZfK fino al 1974. Dopo la riunificazione , il Rossendorf Research Center (FZR) è stato ristabilito sotto la direzione di Wolf Häfele e ha spostato il centro della ricerca sulle scienze della vita e sulla ricerca sui materiali. Nel 2006 il nome è stato cambiato in Forschungszentrum Dresden-Rossendorf per sottolineare il collegamento per nome al luogo di ricerca di Dresda.

Nel 2011 il centro di ricerca cambiato dal Gottfried Wilhelm Leibniz scientifico comunitario per l' Associazione Helmholtz dei centri di ricerca tedeschi . Da allora è stato chiamato il Centro Helmholtz Dresden-Rossendorf .

Vari reattori di ricerca erano in funzione presso l'ex Istituto centrale per la ricerca nucleare (ZfK) della RDT a Rossendorf . Sono stati operati nell'attuale sito del sito di ricerca e gradualmente dismessi dopo il 1989. Per la disattivazione e lo smantellamento, la neonata VKTA - Radiation Protection, Analytics & Disposal e. V. (VKTA) commissionato dallo Stato Libero di Sassonia.

Il Rossendorfer Research Reactor (RFR) aveva una potenza nominale di 10 megawatt ed è stato in funzione dal 1957 al 1991. Questo reattore di ricerca è stato utilizzato principalmente come sorgente di neutroni per la produzione di radioisotopi, per il drogaggio del silicio, per analisi di attivazione e per la ricerca sui materiali.

La disposizione Rossendorfer per esperimenti critici (RAKE) aveva solo una bassa potenza di 10 watt ed era in funzione dal 1969 al 1991. È stato utilizzato per esperimenti e addestramento sulla fisica dei reattori. Questa struttura del reattore è stata completamente smantellata nel 1998.

Il reattore ad anello Rossendorfer (RRR) è stato il primo reattore sviluppato in modo indipendente nella RDT. È stato utilizzato come reattore di ricerca tra il 1962 e il 1991 e aveva una potenza di 1000 watt. Il reattore è stato utilizzato nella ricerca di base sulla fisica dei reattori.

Con il Rossendorf Club Evenings (ROK) e le mostre Rossendorf di opere di artisti visivi, l'Istituto centrale per la ricerca nucleare Rossendorf divenne noto a Dresda e oltre intorno al 1969. Ci sono stati incontri di scrittori, artisti visivi e performativi, musicisti, storici dell'arte e storici con scienziati naturali, uno scambio di esperienze di persone con visioni della vita molto diverse per il reciproco vantaggio. Il clima culturale a Rossendorf era percepito come benefico, perché si distingueva nettamente dall'attività artistica e culturale della DDR prescritta ufficialmente. Era consuetudine acquistare opere dalle mostre. Alla fine, l'Istituto centrale per la ricerca nucleare Rossendorf possedeva la seconda più grande collezione d'arte di tutti gli istituti scientifici della DDR con oltre 240 opere. Questo tesoro d'arte è stato rilevato nel 1992 dall'Art Fund of the Free State of Sassonia, che fa parte delle collezioni d'arte statali di Dresda dal 2004 .

link internet

• Centro Helmholtz Dresden-Rossendorf
• Sito Web TOPFLOW
• Film sulla costruzione e l'inaugurazione del primo reattore di ricerca nucleare della RDT Rossendorf
• Film The East - Scopri dove vivi. Mistero, potere e futuro: scoperte a Rossendorf di Galina Breitkreuz . Trasmesso il 17 novembre 2020 da MDR . Il personaggio centrale del film è il fisico Dr. Wolfgang Seidel (* 1948), che lavora a Rossendorf da 50 anni. Il film è anche dedicato ai tre eccezionali ricercatori Heinz Barwich , Klaus Fuchs e Kurt Schwabe . Contiene alcune notizie recenti sull'osservazione del primo regista Heinz Barwich da parte della Stasi .

Prove individuali