Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)

Wie verhält sich Materie unter dem Einfluss hoher Felder und in kleinsten Dimensionen? Wie können Tumorerkrankungen frühzeitig erkannt und wirksam behandelt werden? Wie nutzt man Ressourcen und Energie effizient und sicher? Im Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf arbeiten Forscherinnen und Forscher an Antworten auf diese Fragen.

Forschungsbereich: Struktur der Materie

Viele Wissenschaftler im HZDR beschäftigen sich damit, wie sich Materie unter extremen Bedingungen und in sehr kleinen Dimensionen verhält. Sie nutzen hohe Magnetfelder oder intensive Strahlen, um einerseits grundsätzliche Phänomene zu erforschen und andererseits Materialien mit hohem Potential für zukünftige Technologien besser zu verstehen und gezielt beeinflussen zu können. So dienen neuartige physikalische Ansätze etwa in den Bereichen Elektronik, Magnetismus oder Optik der Entwicklung fortschrittlicher Werkstoffe z. B. für neue Informationstechnologien. Um genaue Einblicke in die Eigenschaften oder Strukturen von Materie zu gewinnen, setzen die Forscher mehrere Großgeräte ein. Sie dienen auch dazu, um neue Beschleunigertechnologien und Detektoren zu entwickeln.

Forschungsbereich: Gesundheit

Das Dresdner Helmholtz-Zentrum arbeitet in der Krebsforschung intensiv mit Kollegen der TU Dresden und des Universitätsklinikums Dresden im gemeinsam getragenen OncoRay-Zentrum zusammen. Zusammen mit dessen Partnerinstitut HIRO am Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg bildet es das „National Center for Radiation Research in Oncology“. OncoRay ist zudem ein Partner im Deutschen Konsortium für Translationale Krebsforschung. Im HZDR stehen drei Themen im Mittelpunkt: Die Wissenschaftler erforschen radioaktive Arzneimittel für die Diagnose und Therapie von Krebs und entwickeln und verbessern innovative Verfahren zur Bildgebung in der Onkologie. Sie treiben außerdem die Teilchenbeschleunigung mit innovativen Laser-Technologien voran. Davon kann die Ionenstrahltherapie bei Krebs profitieren.

Forschungsbereich: Energie

Energieintensive Prozesse in der Chemie- und Metallindustrie sind hier ebenso im Fokus wie die Versorgung der Wirtschaft mit strategischen Rohstoffen. Die Wissenschaftler tragen dazu bei, Industrieprozesse durch grundlegende Untersuchungen von Strömungen und deren Simulation zu optimieren. Außerdem entwickeln und verbessern sie Technologien auf der Basis flüssiger Metalle. Hochtechnologiemetalle, wie Gallium, Indium oder Seltene Erden, und die mit ihrer Nutzung verbundenen Prozesse stehen am Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie im Mittelpunkt. Die dort arbeitenden Forscher entwickeln innovative Technologien, um die strategischen Rohstoffe effizienter bereitzustellen und zu nutzen sowie umweltfreundlich zu recyceln. Das Institut wurde 2011 von der deutschen Bundesregierung gegründet und wird durch das HZDR und die TU Bergakademie Freiberg aufgebaut.

Auch wenn die Bundesregierung den stufenweisen Ausstieg aus der Kernenergie beschlossen hat, muss sich die Forschung weltweit weiter mit der Frage der Sicherheit von Kernkraftwerken und Endlagern befassen. Um eventuelle Störfälle in Reaktoren zu verhindern bzw. zu beherrschen und um die mögliche Ausbreitung von Radionukliden in der Umwelt und an potenziellen Endlager-Standorten genau vorhersagen zu können, muss man noch viel mehr über diese hochkomplexen Prozesse wissen. Deshalb befassen sich Dresdner Forscher mit den Wechselwirkungen von Radionukliden in der Umwelt sowie mit der Bewertung und Erhöhung der Sicherheit von kerntechnischen und verfahrenschemischen Anlagen und Prozessen.

Großgeräte für die Forschung

Das HZDR betreibt Großgeräte, die auch externen Nutzern aus Wissenschaft und Industrie zur Verfügung stehen.

• Die Strahlungsquelle ELBE – Forschung mit Neutronen, Positronen, Röntgen- und Gammastrahlung sowie Infrarot- bzw. Terahertz-Strahlung von zwei Freie-Elektronen-Lasern. Neben dem supraleitenden Elektronenbeschleuniger dient auch der ultrakurz gepulste DRACO-Laser der Beschleunigung von Teilchen.
• Das Hochfeld-Magnetlabor Dresden erzeugt die höchsten Magnetfelder in Europa für die Erforschung neuer supraleitender, magnetischer und halbleitender Materialien.
• Das Ionenstrahlzentrum – Energetischer Teilchenbeschuss für die Oberflächen-Funktionalisierung und -Analyse im europäischen Rahmen (Koordination des EU-Projekts SPIRIT).

Für die Forschung auf den Gebieten Gesundheit, Energie und Materie stehen zudem drei weitere große Forschungsinfrastrukturen zur Verfügung:

• Die Rossendorf Beamline an der europäischen Synchrotronstrahlungsquelle (ESRF) in Grenoble wird zur Material- und Endlagerforschung genutzt.
• Mit der TOPFLOW-Anlage werden komplexe Strömungsphänomene unter realitätsnahen Bedingungen untersucht, um energieeffiziente Stoffströme in der Verfahrenstechnik und in der chemischen Industrie oder einen sicheren Betrieb von Kernkraftwerken zu gewährleisten.
• Krebsforschung im Verbund: Mit dem Universitätsklinikum und der Technischen Universität Dresden betreibt das HZDR ein PET-Zentrum sowie das gemeinsame Nationale Zentrum für Strahlenforschung in der Onkologie – OncoRay.

Zukunftsprojekte

• Zentrum für Hochleistungs-Strahlenquellen: Durch den Ausbau der Strahlungsquelle ELBE entstehen neue Experimentiermöglichkeiten zur Erforschung extremer Zustände der Materie (Petawatt-Laser, schmal- und breitbandige Terahertz-Quelle, Kopplung von DRACO-Laser und Strahlungsquelle ELBE).
• Hochfeld-Magnetlabor Dresden: Es wird als internationales Nutzer-Zentrum erweitert und mit einer zusätzlichen Kondensatorbank und neuen Magnetzellen ausgestattet.
• DRESDYN: Ziel ist es, eine europäische Plattform für Dynamoexperimente und thermohydraulische Studien mit flüssigem Natrium zu schaffen.
• Zentrum für radiopharmazeutische Tumorforschung: Dadurch wird die Krebsforschung am HZDR verstärkt.

Zahlen & Fakten

Das HZDR gehört seit 1.1.2011 zur Helmholtz-Gemeinschaft und hat vier Standorte in Dresden, Leipzig, Freiberg und Grenoble. Es wurde am 1.1.1992 gegründet, die Geschichte des Forschungsstandortes in Dresden-Rossendorf reicht jedoch bis 1956 zurück. Das HZDR hat etwa 900 Mitarbeiter – davon 400 Wissenschaftler inklusive 140 Doktoranden.