CERN

Andreas Mühlbauer,

Materialprüfung von Teilchenbeschleuniger-Komponenten

Die Europäische Organisation für Kernforschung CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) ist eines der größten und renommiertesten Zentren für die physikalische Grundlagenforschung. Alle Komponenten, die im rauen Umfeld der Teilchenbeschleunigung arbeiten, müssen gründlichen mechanischen Prüfungen unterzogen werden. Diese Tests im Prüflabor des CERN erfolgen unter anderem mit Prüfmaschinen von ZwickRoell.

Die Universalprüfmaschinen der AllroundLine-Serie. © ZwickRoell

Die Beschleunigung hochenergetischer Teilchenstrahlen bis nahe zur Lichtgeschwindigkeit und deren Kollision gehen mit technischen Herausforderungen einher, die sich aus den rauen Bedingungen innerhalb des Teilchenbeschleunigers ergeben. Die im Large Hadron Collider (LHC) verwendeten Komponenten sind sowohl kryogenen Temperaturen als auch hoher ionisierender Strahlung, starken Magnetfeldern und ultrahohem Vakuum ausgesetzt.

Da der LHC aktuell für noch höhere Strahlenenergien aufgerüstet wird, sind beispielsweise genaue Untersuchungen an Kollimatoren notwendig, die aus neuartigen Materialien wie Molybdängraphit- und Kupferdiamant-Verbundwerkstoffen hergestellt werden.

CERN verfügt über ein mechanisches Prüflabor, in dem unter anderem ZwickRoell Prüfmaschinen zum Einsatz kommen. Das Ziel ist, mit mechanischen Messungen Finite-Elemente-Analysen (FEA) zu validieren und Sicherheitsinspektionen durchzuführen. So werden mit der ZwickRoell-Universalprüfmaschine AllroundLine Z100 TEW mechanische Prüfungen von Materialien unter quasistatischen Bedingungen durchgeführt.

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Dazu gehören unter anderem Zug-, Druck- und Biegeprüfungen bei Raum- und Hochtemperaturen bis 1.200 °C an Keramik, Verbundwerkstoffen, Polymeren und Metalllegierungen. Für Dehnungs-, Stauchungs-, und Biegemessungen kommt das Hochtemperatur-Extensometer laserXtens 2-120 HP/TZ zum Einsatz, das zur berührungslosen Messung von Verformungen bei Temperaturen bis 2.000 °C ausgelegt ist.

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