Helmholtz-Zentrum Hereon

Das Helmholtz-Zentrum Hereon ist ein interdisziplinäres Forschungszentrum der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren. Es wurde 1956 als Gesellschaft für Kernenergieverwertung in Schiffbau und Schiffahrt gegründet, später in GKSS-Forschungszentrum Geesthacht umbenannt und firmierte von 2010 bis 2021 unter dem Namen Helmholtz-Zentrum Geesthacht – Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH (HZG). Sein Hauptsitz ist in Geesthacht im Südosten Schleswig-Holsteins.

Es gibt folgende Forschungsbereiche:

• Schlüsseltechnologien (Advanced Engineering Materials, AEM)
• Erde und Umwelt (Meeres-, Küsten- und Polarforschung mit Infrastruktur, MARCOPOLI)
• Gesundheit (regenerative Medizin)
• Struktur der Materie (Großgeräte für die Forschung mit Photonen, Neutronen und Ionen, PNI).

Zur ehemaligen Forschung zählen die beiden Forschungsreaktoren Geesthacht.

Das Forschungszentrum wird vom Bund (90 %) und den Ländern Schleswig-Holstein, Niedersachsen, Hamburg und Brandenburg (zusammen 10 %) finanziert. Es sind etwa 750 Mitarbeiter beschäftigt.

Standorte

Der Hauptstandort liegt in Geesthacht bei Hamburg. Hier befinden sich das Institut für Werkstoffforschung, das Institut für Küstenforschung, das Institut für Polymerforschung, das zentrale Technikum sowie zwei mittlerweile abgeschaltete Forschungsreaktoren. Die zentrale Verwaltung ist ebenfalls in Geesthacht angesiedelt.

Der zweite Standort befindet sich in Teltow bei Berlin. Dort ist das Institut für Biomaterialforschung angesiedelt. Es ging am 1. Januar 2013 aus dem Zentrum für Biomaterialentwicklung des Instituts für Polymerforschung hervor.

An der Außenstelle am Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY in Hamburg wird Synchrotronstrahlung genutzt und an der Außenstelle bei der Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz in Garching bei München Neutronenstrahlung. Der Zugang für auswärtige Forscher zu den Messeinrichtungen an den beiden Außenstellen wird von der zentralen Nutzerplattform des Hereon, dem German Engineering Materials Science Centre (GEMS), verwaltet.

Institute

Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten werden in drei Instituten mit folgenden Schwerpunkten geleistet:

Küstenforschung

• Biogeochemie im Küstenmeer
  • Untersuchung von natürlichen und künstlichen chemischen Verbindungen und Schadstoffen
• Operationelle Systeme
  • Entwicklung und Nutzung von Messsystemen zum Monitoring der Küstenmeere
  • COSYNA: Coastal Observing System for Northern and Arctic Seas Forschungsplattform
• Systemanalyse und Modellierung
  • Erforschung von regionalen und globalen Veränderungen der Küstenzonen

Climate Service Center Germany (GERICS)

Hauptartikel zu GERICS
Das Climate Service Center Germany (GERICS) entwickelt prototypische Produkte und Dienstleistungen zu Klimafragen, um Entscheidungsträger aus Politik, Wirtschaft und Gesellschaft bei der Anpassung an den Klimawandel zu unterstützen. GERICS hat seinen Sitz in Hamburg.

Polymerforschung

• Entwicklung bioabbaubarer und biostabiler Materialien zur Herstellung von:
  • Scaffolds (Gerüsten) für das Tissue Engineering von Geweben, um den Ersatz von krankem, verletztem oder bei Operationen entferntem Körpergewebe durch gezüchtetes, funktionelles Gewebe zu ermöglichen
  • Adsorber- und Trägermaterialien für die Apherese und für Biohybridorgane, um Organfunktionen zu unterstützen oder zu ersetzen (Organ Assist Systeme)
• Entwicklung polymerbasierter multifunktionaler Werkstoffsysteme für den Einsatz in der chemischen Industrie, der Biotechnologie und anderen Bereichen

Werkstoffforschung

• Werkstoffmechanik
  • Prozesssimulation und Prozessentwicklung von Fügeverfahren (z. B. Rührreibschweißen – FSW, Laserstrahlschweißen – LBW) für Leichtbaustrukturanwendungen
  • Quantitative Erfassung und Implementierung in Finite-Elemente-Programme von Zusammenhängen der Mikrostruktur von Leichtbauwerkstoffen wie Aluminium, Magnesium und Titanaluminiden, den Verformungs- und Schädigungsmechanismen auf Gefügeebene und den globalen Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften
• Werkstofftechnologie
  • Nanostrukturierte Halbleiteroberflächen zur photoelektrochemischen Gewinnung von Wasserstoff mittels Sonnenlicht
  • Nanokristalline Leichtmetallhydride und Hydridkomposite für die Wasserstoffspeicherung: Entwicklung, Optimierung, Herstellung und Evaluierung neuartiger Speichermaterialien, Wasserstoffspeichertankdesign und -test
  • Herstellung nanostrukturierter, dünner Schichten für den Korrosionsschutz und für Röntgen- und Neutronenoptiken
• Werkstoffphysik
  • Materialcharakterisierungen mit Neutronen und Synchrotron-Strahlung
  • German Engineering Materials Science Centre (GEMS): Nutzer-Plattform für die Forschung mit Photonen und Neutronen
• Magnesium Innovation Centre MagIC
  • Magnesium-Werkstoffe für Verkehrs- und Medizintechnik
• Metallische Biomaterialien
  • Materialdesign und Charakterisierung neuer Implantatmaterialien auf Basis von Magnesium und Titan für medizinische Anwendungen
  • Anwendung von pulvermetallurgischen Herstellverfahren

Biomaterialforschung

• Entwicklung innovativer, polymerbasierter Biomaterialien für Anwendungen in der Regenerativen Medizin

Datei:RES018 Das HZG.ogg

Forschungsschwerpunkte

Funktionale Werkstoffsysteme

Im Institut für Werkstoffforschung werden Materialien für den Leichtbau in der Verkehrs- und Energietechnik entwickelt. Diese neuen Materialien sollen Autos und Flugzeuge leichter machen und auf diese Weise dazu beitragen, Energie zu sparen. Ein besonderer Schwerpunkt liegt hierbei auf Magnesiumlegierungen. Im Magnesium Innovation Center (MagIC) wird dieser Werkstoff gezielt erforscht. Magnesiumlegierungen werden zudem als resorbierbares Biomaterial für Implantate eingesetzt. Für dieses Anwendungsgebiet werden auch additive Fertigungsverfahren im Hereon-Institut für Metallische Biomaterialien entwickelt. Im Hereon-Institut für Aktive Polymere werden spezielle Membranen entwickelt, die u. a. in emissionsfreien Kraftwerken eingesetzt werden sollen.

Lebensraum Küste

Die Küstenforscher haben den Einfluss des globalen Klimawandels auf die regionale Ebene – insbesondere für Norddeutschland und den Ostseeraum – in das Zentrum ihrer Arbeiten genommen. Dabei benutzen sie moderne Monitoring-Methoden für die Küstengebiete und entwickeln diese Beobachtungstechniken weiter. Dafür werden auch die beiden Forschungsschiffe „Ludwig Prandtl“ und das Messboot „Storch“ eingesetzt, um die Wasserqualität vor Ort zu untersuchen. Mit beiden Schiffen kann auch die Struktur des Meeresbodens untersucht werden.

Regenerative Medizin

Im Hereon-Institut für Aktive Polymere in Teltow entwickeln Wissenschaftler neue Biomaterialien, die in der Medizin eingesetzt werden. Wichtige Entwicklungen hierbei sind unter anderem Implantate für die sogenannte minimal-invasive Chirurgie und Systeme, mit denen gezielt Medikamente im Körper an den Stellen freigesetzt werden können, an denen sie gebraucht werden. Gemeinsam mit der Charité in Berlin betreibt das Helmholtz-Zentrum Hereon das „Berlin-Brandenburger Center für Regenerative Therapien“.

Werkstoffforschung mit Neutronen und Photonen

Mittels Synchrotronstrahlung und Neutronen gelingt es den Wissenschaftlern, Materialien, Werkstoffe und biologische Systeme zerstörungsfrei zu durchleuchten und in hoher Qualität dreidimensional darzustellen. Dazu werden Versuchseinrichtungen betrieben, sowohl bei DESY in Hamburg an den Beschleuniger-Ringen DORIS-III (an der Hochenergie-Beamline HARWI II bis Ende 2012) und PETRA-III, als auch am Forschungsreaktor FRM-II in Garching bei München.

Ausbildungsstätte

Jährlich absolvieren 50 Personen eine Ausbildung in folgenden Berufen: Industriekaufleute, Elektroniker/in für Geräte und Systeme, Technische(r) Zeichner/in, Industriemechaniker/in, Zerspanungsmechaniker/in. Das Forschungszentrum gehört damit zu den größten Ausbildungsstätten der Region.

Weitere Einrichtungen

Schülerlabor

Als Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft beteiligt sich das Helmholtz-Zentrum Hereon an der bundesweiten Initiative „Wissenschaft im Dialog“. Ziel dieser Initiative ist es, junge Menschen für die Wissenschaft zu begeistern. Im Jahr 2002 eröffnete das Helmholtz-Zentrum Hereon das Schülerlabor „Quantensprung“.

Im Schülerlabor können Schüler aller allgemeinbildenden Schulen Experimente aus den Bereichen der Physik, Chemie, Biologie, Geographie und den Materialwissenschaften machen, dabei soll ihnen die Forschung des Helmholtz-Zentrums Hereon an Experimentiertagen praktisch näher gebracht werden. Das Angebot richtet sich hauptsächlich an Schüler der Oberstufe bzw. der 10. Klasse.

Flachwasserforschungsschiff Ludwig Prandtl

Das Institut für Küstenforschung verfügt über ein Flachwasser-Forschungsschiff, das aufgrund seines geringen Tiefgangs ideal für den durch Gezeiten beeinflussten Bereich der norddeutschen Flüsse und des Wattenmeeres geeignet ist. Die „Ludwig Prandtl“ wird hauptsächlich in Nord- und Ostsee, Flussmündungsgebieten und Boddengewässern eingesetzt.

Messboot Storch

Das Institut für Küstenforschung verfügt über das Binnenschiff „Storch“, das nach einer umfangreichen wissenschaftlich-technischen Aufrüstung im Jahr 2004 unter anderem als Messschiff in den Niederlanden und in Nordspanien eingesetzt wurde und wird.

Technikum

In einem Großforschungszentrum wie dem Helmholtz-Zentrum Hereon werden Versuchsanlagen, Experimentiereinrichtungen, Mess- und Forschungsgeräte benötigt, die im Handel nicht zu erwerben sind, sondern häufig einzigartige, spezifische wissenschaftliche und technische Anforderungen erfüllen müssen. Im Technikum werden diese Geräte für die Wissenschaftler nach speziellen Vorgaben entwickelt und in der angegliederten Werkstatt gefertigt. Technikum und Werkstatt befinden sich auf dem Gelände des Helmholtz-Zentrum Hereon. Damit ist eine unmittelbare Unterstützung der Wissenschaftler und ihrer Forschungs- und Entwicklungsprogramme gewährleistet. In den Abteilungen Konstruktion, Elektronik und zentrale Fertigung des Technikums wird zudem der größte Teil der Auszubildenden des Helmholtz-Zentrum Hereon betreut.

Deutsches Klimarechenzentrum

Das Deutsche Klimarechenzentrum (DKRZ) ist eine zentrale Service-Einrichtung für die Bedürfnisse der deutschen Klimaforschung und wird finanziell durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Es betreibt modernste Höchstleistungsrechner, Datenserver sowie das Höchstleistungsrechnersystem für die Erdsystemforschung (HLRE). Das Helmholtz-Zentrum Hereon ist Gesellschafter des DKRZ und nutzt dessen Rechenkapazitäten u. a. für komplexe Klimamodellrechnungen.

Landessammelstelle

Auf dem Gelände des Helmholtz-Zentrum Hereon befindet sich ein Zwischenlager für radioaktive Abfälle mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung. In Geesthacht werden zum einen Betriebsabfälle des Forschungsreaktors zwischengelagert, zum anderen dient die Einrichtung als Landessammelstelle der vier norddeutschen Küstenländer für Abfälle aus Medizin, Forschung und Industrie.

Geschichte

Die GKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbH wurde 1956 als Gesellschaft für Kernenergieverwertung in Schiffbau und Schiffahrt mbH im Geesthachter Ortsteil Krümmel gegründet. Zu den Gründern gehörten der Schiffsmaschinenbauingenieur Kurt Illies sowie die Atomphysiker Kurt Diebner und Erich Bagge, die im Zweiten Weltkrieg an der Entwicklung deutscher Atomwaffen gearbeitet hatten.

Hauptprojekt in den 1960er Jahren war der nuklear betriebene Stückgutfrachter Otto Hahn, der 1964 vom Stapel lief und bis zum Jahr seiner Stilllegung 1979 Forschungszwecken diente. Seit dem Verzicht auf Anschlussprojekte spielt der Schiffbau keine Rolle mehr in der Arbeit des Helmholtz-Zentrum Hereon, und die frühere Abkürzung GKSS wurde nicht mehr aufgelöst.

Zwischen 1958 und 2010 betrieb die GKSS den Forschungsreaktor Geesthacht-1 (FRG-1) mit einer Leistung von 5 MW. Ein zweiter Forschungsreaktor namens FRG-2 mit einer Leistung von 15 MW wurde zwischen 1963 und 1993 betrieben. Die in den Reaktoren entstehenden Neutronen wurden zu werkstoffphysikalischen und materialwissenschaftlichen Untersuchungen genutzt. Sie ermöglichten bis 1987 auch Untersuchungen zum Thema Reaktorsicherheit.

Am 18. Oktober 1983 wurden bei der GKSS rund 40 Millicurie radioaktives Iod freigesetzt, das nach Angaben des Forschungszentrums zu keiner Gefährdung der Bevölkerung führte. Am 12. September 1986 soll es einen Brand auf dem Gelände gegeben haben, der zur Freisetzung von Radioaktivität geführt haben könnte.

Von 1982 bis 1994 betrieb die Gesellschaft die GUSI (GKSS-Unterwasser-Simulationsanlage). In den Druckkammern der Anlage wurden mehrere bemannte Tauchgänge auf bis zu 600 m Tauchtiefe durchgeführt. Die Tauchgänge dienten zur Erforschung von Unterwasserschweißarbeiten in großen Tauchtiefen. Die Druckkammern waren groß genug, um auch kleine U-Boote aufzunehmen, die bei unbemannten Tauchversuchen in bis zu 3.000 m Tauchtiefe getestet wurden. Die Anlage wurde 2004 abgebaut und im Forschungszentrum Karlsruhe weiter verwendet.

Am 1. November 2010 wurde die GKSS in Helmholtz-Zentrum Geesthacht – Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH umbenannt.

Am 31. März 2021 gab das Zentrum die Umbenennung in Helmholtz-Zentrum Hereon bekannt. Dies wurde mit einem erweiterten Forschungsspektrum begründet. Bei der Bezeichnung handelt es sich um einen Kofferwort der Begriffe Helmholtz, Resilienz und Innovation.

Mitgliedschaft

• Deutsche Allianz für Meeresforschung

Literatur

• M. Renneberg: Gründung und Aufbau des GKSS-Forschungszentrums Geesthacht. Campus Verlag, 1995, ISBN 3-593-35134-X
• D. Paul, B. Philipp: 80 Jahre Polymerforschung in Teltow-Seehof – 20 Jahre Institut für Chemie der GKSS. GKSS 2003, ISBN 3-00-011356-8

Weblinks

• Homepage
• GERICS
• Deutschlandfunk vom 14. November 2007 Ölunfall im Wattenmeer. Interview mit GKSS-Biologe Carlo van Bernem

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