Industrie und Medizin

Ca. alle zwei Jahre findet das VDI-Expertenforum für Industrieanwender zur zerstörungsfreien Materialprüfung mit aktuellen Forschungsergebnissen statt. (Foto: W. Schürmann/TUM)

Als Forschungsneutronenquelle wird der FRM II für die Lösung von Aufgaben der Grundlagenforschung und, in besonderem Maß, der angewandten Wissenschaften genutzt. Etwa 30 % des nutzbaren Neutronenflusses ist außerdem  für Dienstleistungen bzw. für gemeinsame Projekte mit der Industrie und Medizin reserviert. Die Angebotspalette reicht von Materialanalysen mittels Neutronenstreuung (Zerstörungsfreie Prüfung, Aktivierungsanalyse), die an den verschiedenen Strahlrohrinstrumenten möglich sind, über die Erzeugung von stabilen und radioaktiven Isotopen bis zur direkten Tumorbestrahlung. So werden die Neutronen des FRM II genutzt von der Automobilindustrie, der Halbleiterindustrie, der Luft- und Raumfahrt, den Branchen Maschinenbau, Chemie, Medizintechnik, Umwelt und Energie sowie der Geologie und Archäologie bzw. Kunstgeschichte.

Dem industriellen Nutzer bietet der FRM II eine Reihe von Vorteilen: der hohe Neutronenfluss und die modernen Instrumente des FRM II, die Nähe zu den technischen Fakultäten der TU München, die gute Infrastruktur auf dem Gelände selbst sowie die Flughafennähe und die unmittelbare Anbindung zum industriellen Umfeld im Münchner Norden. Am wichtigsten für den industriellen Nutzer ist jedoch die fachliche Unterstützung durch das wissenschaftliche als auch nicht-wissenschaftliche Personal am FRM II bzw. MLZ. Darüber hinaus entstand 2005 auf dem Gelände des FRM II mit Unterstützung der Hightech-Offensive Bayern das Industrielle Anwenderzentrum (IAZ), das unter anderem von der Isotopes Technologies Garching GmbH zur Herstellung von Radiopharmaka genutzt wird.

Für die Industrie und Medizin bietet der FRM II folgende Dienstleistungen an: 

Aktivierung von Proben zur Analyse

Analytik mit Neutronen:

  • simultane Multielementanalysen durch Neutronenaktivierungsanalyse (NAA und PGAA),
  • Aktivierung von Tracern zur Produktionsüberwachung,
  • Verbesserung von Herstellungsverfahren und Verschleißmessungen.

Materialuntersuchungen

  • Legierungen (Ausscheidungen, Phasenumwandlungen): Verhalten bei hohen Temperaturen (bis 2000°C) und/oder unter Zugversuchen,
  • Batterien (chem. Strukturen, Phasenumwandlungen): In operando Charakterisierung der molekularen Vorgänge beim Be-/Entladen,
  • Werkstücke (Kurbelwelle, Verdichterrad, …): Eigenspannungen im Innern, Texturbestimmung
  • optimierte magnetische Eigenschaften (Speichermaterialien),
  • Erschließung neuer Materialressourcen (z. B. Keramik),
  • Entwicklung neuer Herstellungsmethoden,
  • zerstörungsfreie Sichtbarmachung der Beladung mit Wasserstoff bei der Entwicklung von Wasserstoffspeichern und Brennstoffzellen,
  • Strahlenresistenz.

Radioisotope: Kobalt-60, Lutetium-177, Holmium-166 und Terbium-161

Bestrahlungsanlage für große Volumina. (Foto: A. Voit/TUM)

(Radio)isotope werden häufig und für ganz verschiedene Zwecke eingesetzt. Am FRM II wird durch Neutroneneinfang am stabilen Isotop Kobalt-59 das radioaktive Kobalt-60 hergestellt. Die bestrahlten Co-Scheiben oder Drähte dienen primär zur Herstellung von Präparaten, die in Dichte- oder Levelmesseinrichtungen und zum Kalibrieren eingesetzt werden, aber auch zur Sterilisation oder Durchleuchtung von Schweißnähten.

Neutroneneinfang wandelt Si in das stabile Isotop Phospor-31 um. Die so dotierten Halbleiter werden für Starkstromanwendungen benötigt.

Die im Reaktorbecken des FRM II hergestellten Radioisotope Lutetium-177, Holmium-166 und Terbium-161 dienen hauptsächlich der Tumortherapie, gelegentlich auch der Diagnostik (Bildgebung) in der Medizin. Das für die Nuklearmedizin wichtigste und am häufigsten eingesetzte Isotop ist Technetium-99m. Es wird sehr breit zu diagnostischen Zwecken eingesetzt und entsteht in der Regel als Spaltprodukt bei der Bestrahlung von Uran. Voraussichtlich ab 2018/2019 wird das Mutterisotop Molybdän-99 am FRM II in großen Mengen hergestellt werden. Am Strahlrohr 10 werden Tumorpatienten direkt mit schnellen Neutronen bestrahlt (siehe Strahlentherapie).