Veredeltes Silizium für die Hochleistungselektronik

Das mit Neutronen dotierte Silizium wird vor allem für Hochleistungs-Thyristoren und -Transistoren gebraucht, wie sie inzwischen in Starkstromanlagen zum Einsatz kommen. Besondere Anforderungen stellen Hochspannungsgleichstromleitungen: Sie transportieren sehr große Strommengen. Doch im Vergleich zu Wechselstromleitungen haben sie auf langen Strecken erheblich weniger Transportverlust. Auch Offshore-Windparks wären mit Wechselspannungsleitungen nicht mehr sinnvoll zu betreiben. Derzeit liegt die maximale Spannung dieser Leitungen bei +/- 500 Kilovolt. Die nächste Generation wird Spannungen bis zu +/- 800 Kilovolt transportieren können. Hierfür werden Thyristoren entwickelt, die mehr als 6000 Megawatt Leistung aushalten.

Bereits in der Konzeptionsphase der Münchner Neutronenquelle wurden Bestrahlungsplätze eingerichtet, an denen Proben für Forschung und Industrie mit Neutronen bestrahlt werden können. Der Bestrahlungsplatz für das Silizium ist der größte. In einem Rohr, einen Meter entfernt vom Reaktorkern, finden Siliziumstäbe von bis zu 20 Zentimeter Durchmesser und 50 Zentimeter Stapelhöhe Platz. Um eine homogene Bestrahlung zu erreichen, dreht sich der Korb mit den Silizium-Zylindern langsam um seine Achse. Doch auch in der Senkrechten ist der Neutronenfluss nicht ganz einheitlich. Die Wissenschaftler lösten das Problem mit einer Art Kontaktlinse: Sie ließen einen Nickelzylinder anfertigen, der an den Stellen mit höherem Neutronenfluss etwas dicker ist und dadurch die Abweichungen wieder ausgleicht.

Schon in der Entwicklungsphase der Anlage zeigte die Industrie großes Interesse an den Bestrahlungsapparaturen. Nachdem der Reaktor lief, kamen schnell die ersten Aufträge. Genügte anfangs eine halbautomatische Fördereinrichtung, wurde wegen wachsender Nachfrage im Februar 2007 eine vollautomatische Be- und Entladeeinheit installiert.

Programmgesteuert fährt diese nun den Probenkorb vom Absetzbecken bis zum Bestrahlungsort, setzt den Korb ein und holt die Probe am Ende der Bestrahlung wieder ab. 3,8 Tonnen Silizium wurden in der Anlage 2007 veredelt. Aufgrund der wachsenden Nachfrage hat die Münchner Neutronenquelle inzwischen zugelegt: Seit diesem Monat läuft die Anlage im Zwei-Schichtbetrieb.