Entwicklung hochdichter Uranbrennstoffe

Uranbrennstoffe mit Uran-Dichten von 8-15 g/cm3 werden benötigt, um den Anreicherungssgrad des Kerns von Hochleistungsforschungsreaktoren zu senken. Hierzu hat die Arbeitsgruppe  Brennstoffentwicklung am FRM II eine Methode entwickelt, um  in-pile-Bestrahlungen von Brennstoffen durch Bestrahlung mit hochenergetischen Ionen zu simulieren. Nach Ionen-Bestrahlung können die Strahlenschäden mit einfachen Labormethoden in  kürzesten Zeitperioden (Tagen) untersucht werden. Ebenfalls werden  in Hochleistungs-Bestrahlungsreaktoren große Brennstoffplatten  bestrahlt und anschließend  metallurgisch in heißen Zellen untersucht.  Die Testergebnisse für disperse Uran-Molybdän-Legierungen zeigen die Grenzen dieses Brennstoffs für den Einsatz in Hochleistungsreaktoren auf.  Für monolithisches Uran-Molybdän werden derzeit industrielle Fertigungsmethoden entwickelt. Diese Arbeiten werden im Rahmen des HERACLES Consortiums in enger Zusammenarbeit mit dem französischen Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), dem Brennstoffhersteller FRAMATOME (ehemals AREVA-CERCA), den Forschungsinstituten Institut Laue-Langevin und  SCK CEN  sowie in Zusammenarbeit mit dem Department of Energy (DoE), USA durchgeführt.

Gitterdynamik an martensitischen Phasenübergängen

Gitterdynamik an martensitischen Phasenübergängen; Erklärung der Stabilität der Hochtemperatur bcc-Phasen; Aufzeigen der "weichen" Gitterrichtungen, welche die martensitischen Phasenübergänge bewirken; mikroskopische Dynamik einfacher und komplexer viskoser Flüssigkeiten und von Gläsern; Zusammenhang von Dynamik und Funktion von Biomolekülen; quantitativer Nachweis des Skalenverhalten der Moden-Kopplungs-Theorie; inelastische Streuung von Neutronen, Synchrotron-Strahlung und Licht.

Dynamik ferromagnetischer Formgedächtnislegierungen

Ni2MnGa ist der Prototyp einer Heusler-Legierung, in deren ferromagnetischer Phase  ein Strukturübergang von  L2Austenit nach tetragonal  verzerrt und moduliertem Martensit auftritt. Große magnetische Anisotropie und geringe Rückstellkräfte für den strukurellen Phasenübergang ermöglichen es, dass bei Anlegung von Magnetfeldern von bis zu 1 Tesla Längenänderungen bis zu 10% möglich sind. Anwendungen für Sensoren, Aktuatoren oder auch für Kühlung sind in Reichweite. 

Erstmals stehen einkristalline Proben sowohl in der Austenit- als Martensitphase zur Verfügung und die Vermessung von Phononen zeigt in großer Detailliertheit die Potentiallandschaft für den strukurellen Phasenübergang  unter Magnetfeld auf.

Konzeption und Aufbau der Instrumentierung am FRM II

Am FRM II sind heute 26 Strahlrohrinstrumente im allgemeinen Nutzerbetrieb, 4 weitere im Aufbau. An dieser Instrumentierung beteiligen sich die Partner des Heinz Maier-Leibnitz-Zentrums das Forschungszentrum Jülich, die Helmholtz-Zentren Geesthacht und Berlin. Außerdem die Max-Planck-Gesellschaft, die Universitäten in Aachen, Köln und Darmstadt, Göttingen, Dresden und Augsburg und nicht zuletzt die drei Universitäten in München: Universität der Bundeswehr, Ludwig-Maximilians-Universität  und Technische  Universität München, ihrerseits Partner des Heinz Maier-Leibnitz Zentrums. Einige der Instrumente sind weltweit einzigartig, andere die besten ihrer Art. Alle Instrumente sind technologisch hoch innovativ. An den Bestrahlungseinrichtungen werden Radioisotope für die Nuklearmedizin sowie jährlich bis 15 Tonnen Silizium dotiert. Mit der im Aufbau befindlichen Bestrahlungseinrichtung für Urantargets kann bis zu 50 % des europäischen Bedarfs an dem Radionuklid TC-99m gedeckt werden.

Der FRM II gilt heute als der Forschungsreaktor mit der breitest angelegten Nutzung.