Forschungszentrum Jülich

Das Forschungszentrum Jülich GmbH ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren und eine der größten Forschungseinrichtungen in Europa. Es wurde am 11. Dezember 1956 vom Land Nordrhein-Westfalen in Form eines eingetragenen Vereins gegründet und 1967 in die „Kernforschungsanlage Jülich GmbH“ umgewandelt. 1990 wurde der Name der Gesellschaft in „Forschungszentrum Jülich GmbH“ geändert. Im Jahr 2007 wird das Forschungszentrum ein weiteres Mal seinen Namen wechseln und wird sich „Helmholtz-Zentrum Jülich“ nennen, um die Identifikation mit der Helmholtz-Gemeinschaft deutlich zu machen.^[1]

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Lage

  Das Forschungszentrum liegt inmitten des Stetternicher Forstes in Jülich (Kreis Düren, Rheinland) und umfasst eine Fläche von ca. 2,2 Quadratkilometern.

Finanzierung

Das jährliche Budget des Forschungszentrums beträgt etwa 360 Millionen Euro. Die öffentlichen Mittel werden zu 90 % vom Bund und zu 10 % vom Land Nordrhein-Westfalen getragen.

Personal

Das Forschungszentrum beschäftigt mehr als 4.300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter (2006) und arbeitet im Rahmen der Disziplinen Physik, Chemie, Biologie, Medizin und Ingenieurwissenschaften an Grundlagen und Anwendungen in den Bereichen Gesundheit, Information, Umwelt und Energie. Von den Mitarbeitern sind etwa 1.300 Wissenschaftler, einschließlich 400 Doktoranden und 150 Diplomanden. Etwa 800 Menschen arbeiten im Bereich Administration und Service, 350 Personen für Projektträger und 1.500 als technisches Personal - in 20 Berufen gibt es etwa 350 Auszubildende.

Jährlich arbeiten rund 800 Gastwissenschaftler aus über 50 Ländern im Forschungszentrum Jülich.

Ausgezeichnete Mitarbeiter

Am 9. Oktober 2007 wurde von der Nobelstiftung bekannt gegeben, dass der Forschungszentrum-Mitarbeiter Peter Grünberg zusammen mit dem Franzosen Albert Fert für die – voneinander unabhängige – Entdeckung des GMR-Effekts mit dem Nobelpreis für Physik am 10. Dezember 2007 in Stockholm ausgezeichnet werden wird. Dies ist der erste Nobelpreis für einen Mitarbeiter des Zentrums.

Ausbildung und Lehre am Forschungszentrum Jülich

2003 wurden im Forschungszentrum 367 Menschen in 20 Berufen ausgebildet. Die Ausbildungsquote beträgt rund 9 % und liegt mehr als doppelt so hoch wie im Bundesdurchschnitt (bei Betrieben mit mehr als 500 Mitarbeitern). In Kooperation mit der RWTH Aachen und der Fachhochschule Aachen existieren ebenfalls kombinierte Ausbildungs- und Studiengänge. Den Absolventen wird nach bestandener Prüfung ein halbes Jahr Beschäftigung im erlernten Beruf angeboten. Von 1959 bis 2007 schlossen rund 3.800 Auszubildende ihre Ausbildung in mehr als 25 Berufen erfolgreich ab.

Am Forschungszentrum selbst werden in der Regel keine Vorlesungen abgehalten, aber nach dem sogenannten „Jülicher Modell“ werden die Institutsdirektoren in einem gemeinsamen Berufungsverfahren mit dem Land Nordrhein-Westfalen auf eine Professur an eine der benachbarten Universitäten (in der Regel Aachen, Bonn, Köln, Düsseldorf, aber auch weiter entferntere wie Duisburg-Essen oder Münster) berufen. Dort kommen sie ihrem Lehrauftrag nach. Auch viele weitere habilitierte Wissenschaftler am Forschungszentrum übernehmen Lehraufträge an den benachbarten Universitäten. In Zusammenarbeit mit den Universitäten wurden sog. „Research schools“ (z. B. „German Research School for Simulation Science“ mit der RWTH Aachen oder „International Helmholtz Research School of Biophysics and Soft Matter“ mit den Universitäten Köln und Düsseldorf) gegründet, um die wissenschaftliche Ausbildung von Studenten zu fördern.

Eine Ausnahme stellt die Ausbildung der Mathematisch-Technischen Assistenten dar. Dabei werden in Kooperation mit der Fachhochschule Aachen (Standort Jülich) die Vorlesungen, die für den Bachelor „Scientific Programming“ benötigt werden, zum größten Teil im „Jülich Supercomputing Centre“ (JSC) – ehemals „Zentralinstitut für Angewandte Mathematik“ (ZAM) – von den Professoren der FH und Ausbildern des JSC gehalten. Auch für den konsekutiven Master-Studiengang „Technomathematik“ wird ein Teil der Vorlesungen von Mitarbeitern des JSC gehalten.

Im Forschungszentrum Jülich findet jährlich die zweiwöchige IFF-Ferienschule statt, die aktuelle Fragestellungen der Festkörperphysik behandelt.

Struktur

Gliederung

Das Forschungszentrum gliedert sich in

• 7 Institute,
• 4 Zentralabteilungen,
• 2 Programmgruppen,
• 2 Projekte und
• 2 Projektträgerschaften
  • Projektträger Jülich
  • Projektträger Energie, Technologie, Nachhaltigkeit (ETN)

Organe

Organe des Forschungszentrums sind

• die Gesellschafterversammlung
• der Aufsichtsrat
• der Vorstand bestehend aus
  • Prof. Dr. Achim Bachem (Vorsitzender)
  • Dr. Ulrich Krafft (Stellvertr.) und
• der Wissenschaftlich-Technische Rat (WTR)

Forschung am Forschungszentrum Jülich

Die Forschung in Jülich ist in die vier Forschungsbereiche Gesundheit, Information, Umwelt und Energie aufgeteilt. Die Schlüsselkompetenzen Physik und Scientific Computing bilden die Grundlage für Spitzenforschung in diesen Bereichen. (Quelle: http://www.fz-juelich.de/portal/forschung): Die verschiedenen Institute und Projektgruppen werden fünf Forschungsbereichen zugeordnet, denen jeweils ein Forschungsdirektor vorsteht:

• Gesundheit: (Forschungsdirektor: Prof. Karl Zilles)
  • Institut für Neurowissenschaften und Biophysik
    • Zelluläre Biophysik (INB-1)
    • Molekulare Biophysik (INB-2)
    • Medizin (INB-3)
    • Nuklearchemie (INB-4)
  • Institut für Biotechnologie (IBT)
• Information: (Forschungsdirektor: Prof. H. Müller-Krumbhaar)
  • Institut für Bio- und Nanosysteme (IBN)
  • Institut für Festkörperforschung (IFF)
• Umwelt (Forschungsdirektor: Prof. U. Schurr)
  • Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre (ICG)
    • Stratosphäre (ICG-1)
    • Troposphäre (ICG-2)
    • Phytosphäre (ICG-3)
    • Agrosphäre (ICG-4)
    • Sedimentäre Systeme (ICG-5)
• Energie: (Forschungsdirektor: Prof. Detlev Stöver)
  • Institut für Energieforschung (IEF)
    • Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren (IEF-1)
    • Werkstoffstruktur und Eigenschaften (IEF-2)
    • Brennstoffzellen (IEF-3)
    • Plasmaphysik (IEF-4)
    • Photovoltaik (IEF-5)
    • Sicherheitsforschung und Reaktortechnik (IEF-6)
    • Systemforschung und Technologische Entwicklung (IEF-STE)
    • Projekt Brennstoffzelle (IEF-PBZ)
    • Projekt Kernfusion (IEF-KFS)
• Schlüsselkompetenzen: (Forschungsdirektor: Prof. Hans Lüth)
  • Scientific Computing:
    • Zentralinstitut für Angewandte Mathematik (ZAM)
    • John von Neumann-Institut für Computing (NIC)
  • Physik:
    • Institut für Festkörperforschung (IFF)
    • Institut für Kernphysik (IKP)
    • Jülich Centre for Neutron Science (JCNS)
    • Ernst Ruska-Centrum für Mikroskopie und Spektroskopie mit Elektronen (ER-C)

Großeinrichtungen im Forschungszentrum Jülich

Kühlersynchrotron COSY

COSY (Cooler Synchrotron) ist ein Teilchenbeschleuniger (Synchrotron) und Speicherring (Umfang: 184 m) zur Beschleunigung von Protonen und Deuteronen, der vom Institut für Kernphysik (IKP) im Forschungszentrum betrieben wird.

COSY zeichnet sich vor allem durch die so genannte Strahlkühlung aus, bei der die Abweichung der Teilchen von ihrer vorgegebenen Bahn (kann auch als Wärmebewegung der Teilchen aufgefasst werden) durch Elektronen bzw. stochastische Kühlung reduziert wird. An COSY gibt es mehrere Experimentiereinrichtungen für Untersuchungen im Bereich der Hadronenphysik. Den Schwerpunkt bilden hierbei das Magnetspektrometer ANKE, das Flugzeitspektrometer TOF und der Universaldetektor WASA, dessen Umzug vom Speicherring CELSIUS des The Svedberg Labors (TSL) in Uppsala zu COSY 2005 durchgeführt wurde.

COSY ist einer der wenigen Beschleuniger im mittleren Energiebereich, die sowohl über Elektronenkühlung, als auch stochastische Kühlung verfügen.

Der Synchrotron wird von Wissenschaftlern aus deutschen und ausländischen Forschungseinrichtungen an internen und externen Experimentierplätzen genutzt und gehört zu den Forschungsgeräten der Verbundforschung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung.

Forschungsreaktor FRJ-2

FRJ-2 ist ein Reaktor der DIDO-Klasse und wurde für Neutronenstreuexperimente genutzt. Betrieben wurde er von der Zentralabteilung für Forschungsreaktoren (ZFR). FRJ-2 ist die stärkste Neutronenquelle der Helmholtz-Gemeinschaft und diente hauptsächlich der Durchführung von Streu- und Spektroskopie-Experimenten an kondensierter Materie. Am 2. Mai 2006 wurde FRJ-2 nach fast 44 Jahren oder 15.875 Tagen Betrieb abgeschaltet. Die Experimente am FRJ-2 wurden allmählich abgebaut und nach München zum FRM-II verlegt.

Supercomputer

Die folgenden Supercomputer werden alle vom Zentralinstitut für Angewandte Mathematik (ZAM) im Rahmen des John von Neumann-Instituts für Computing (NIC) in Jülich betrieben.

JUGENE

Ein weiterer BlueGene von IBM namens JUGENE erreichte im November 2007 mit 65.000 Prozessoren eine Leistung 167 TFLOPS. Er ist damit der schnellste Computer in Europa und der zweitschnellste der Welt.

Jülicher BlueGene/L -Superrechner (JUBL)

Am 6. März 2006 wurde der auf IBMs BlueGene/L-Architektur basierende massiv-parallele Supercomputer JUBL eingeweiht.

Mit 16.384 Prozessoren (8192 Knoten mit je zwei Prozessoren) und einem Hauptspeicher von 4,1 TeraByte (512 MegaByte pro Knoten) erbringt der Rechner eine Spitzenleistung (Rpeak) von 45,87 TFLOPS. Die Linpack-Leistung (Rmax) beträgt 37,33 TFLOPS. Damit war JUBL zum Zeitpunkt seiner offiziellen Inbetriebnahme auf Platz 6 der leistungsstärksten Rechner der Welt. Momentan steht er auf Platz 18 der 29. TOP500-Liste vom Juni 2007.^[2]

IBM p690-Cluster Jump

Der massiv-parallele Supercomputer IBM p690-Cluster Jump ist seit Anfang 2004 in Betrieb.

Mit 1312 Prozessoren (41 Knoten mit je 32 Prozessoren) und einem Hauptspeicher von 5 Terabyte (128 Gigabyte pro Knoten) erbringt der Rechner eine Maximalleistung von 5,6 TFLOPS und war damit zum Zeitpunkt seiner Einrichtung auf Platz 30 der leistungsstärksten Rechner der Welt. Die Knoten sind durch einen High-Performance-Switch (HPS) miteinander verbunden. Anwendungen haben über ein globales paralleles Dateisystem Zugriff auf über 60 Terabyte Speicherplatz und einen integrierten Kassettenspeicher mit einer Kapazität von einem Petabyte. Betrieben wird der IBM-p690-Cluster Jump unter dem Betriebssystem AIX 5.1.

Für den IBM-p690-Cluster Jump wurde eigens eine neue 1.000 m² große Maschinenhalle neben dem Zentralinstitut für Angewandte Mathematik errichtet.

CRAY SV1ex (nicht mehr in Betrieb)

Der Vektorrechner CRAY SV1ex ist der Nachfolger der von 1996 bis 2002 betriebenen CRAY T90. Er ist eine Weiterentwicklung der durch die Parallel-Vektorrechner mit gemeinsamem Speicher CRAY X-MP, Y-MP und C90 gebildeten Rechnerlinie. Die CRAY SV1ex bringt es mit 16 CPUs und einem Hauptspeicher von 32 Gigabyte auf eine Leistung von 32 GFLOPS. Sie läuft unter dem Betriebssystem UNICOS 10.0. Dieser Rechner ist am 30. Juni 2005 außer Betrieb genommen worden.

CRAY J90 (nicht mehr in Betrieb)

Der Vektorrechner CRAY J90 dient als Dateiserver. Er besitzt 12 Prozessoren, einen Hauptspeicher von 2 Gigabyte und bringt eine Leistung von 3 GFLOPS. Die CRAY J90 wird ebenfalls unter UNICOS 10.0 betrieben. Auch dieser Rechner ist am 30. Juni 2005 außer Betrieb genommen worden.

Tokamak TEXTOR

TEXTOR ist ein Tokamak-Experiment für technologieorientierte Forschung (Tokamak EXperiment for Technology Oriented Research) auf dem Gebiet der Plasma-Wand-Wechselwirkungen, das vom Institut für Energieforschung, Bereich Plasmaphysik (IEF-4) im Forschungszentrum betrieben wird.

TEXTOR dient der Erforschung der Kernfusion. Hierzu wird in Experimenten Wasserstoff auf bis zu 50 Millionen Grad aufgeheizt, so dass er in Form von Plasma vorliegt. Die Wechselwirkung dieses Plasmas mit den umgebenden Wänden ist eine der Aufgaben des Tokamak-Experiments. Die Erkenntnisgewinne dienen vor allem dem zukünftigen Kernfusionskraftwerk ITER, an dessen Bau im südfranzösischen Cadarache das Forschungszentrum Jülich mitarbeitet.

4-Tesla Magnet-Resonanz-Tomograph

Ebenfalls seit 2004 wird vom Institut für Neurowissenschaften und Biophysik, Bereich Medizin (INB-3) ein Magnet-Resonanz-Tomograph (MRT) betrieben, der eine magnetische Feldstärke von vier Tesla liefert. Damit ist er eines der stärksten Geräte in Deutschland und Europa. Weiterhin existieren ein 1,5-Tesla- und 3-Tesla-Tomograph, welche insbesondere für die funktionelle Bildgebung (fMRT) mit neurologischen, neuropsychologischen und psychischen Fragestellungen verwendet werden. Seit 2007 befindet sich ein weiterer 3,0-Tesla-Tomograph mit PET-Einsatz im Aufbau. Nach Bewilligung der finanziellen Mittel ist der Aufbau eines 9,4-Tesla-Scanners mit kombinierter PET in Planung, welcher somit der stärkste MR-Tomograph in Europa sein wird (ein weiterer Tomograph dieser Magnetfeldstärkte existiert bereits in den USA).

Atmosphären-Simulationskammer SAPHIR

In der 20 Meter langen SAPHIR-Kammer (Simulation Atmosphärischer PHotochemie In einer großen Reaktionskammer) untersucht der Bereich Troposphäre (ICG-II) des Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre (ICG) photochemische Reaktionen in der Atmosphäre.

Pflanzenexperimentier-Anlage PhyTec

Seit 2003 steht ein Gewächshaus mit modernster Technik zur Verfügung (Infoflyer (PDF)). Maximale Transparenz der Scheiben von über 95 % im Bereich des pflanzenrelevanten Lichtspektrums wird durch eine spezielle Glasart und Antireflex-Beschichtung erreicht. Zusätzlich dringt auch UV-B durch die Scheiben. Die CO₂-Konzentration in zwei Abteilen kann erhöht und erniedigt werden, die Luftfeuchtigkeit kann variiert werden, die Temperatur kann auch im Sommer bei voller Einstrahlung auf 25 °C gehalten werden. Der Bereich Phytosphäre (ICG-III) des Instituts für Chemie und Dynamik der Geosphäre (ICG) simuliert hier verschiedene Klimaszenarien und untersucht deren Einfluss auf pflanzliche Schlüsselprozesse wie Wachstum, Transport, Austauschprozesse mit Atmosphäre und Boden sowie auf biotischen Interaktinen.

Strahlrohre an Synchrotrons

Das Institut für Festkörperforschung (IFF) unterhält mehrere Beamlines zur Forschung mit Synchrotronstrahlung an verschiedenen Synchrotrons:

• BL5 U-250-PGM bei DELTA (Dortmund)
• UE56/1-SGM bei BESSY (Berlin)
• MuCAT bei APS (Argonne, USA)
• JUSIFA bei HASYLAB (Hamburg)

weitere Forschungsprojekte am Forschungszentrum Jülich

CLaMS: Atmosphärenmodelle für die Klimaforschung

Das Verständnis der chemischen Prozesse in der Atmosphäre bildet die Grundlage für zahlreiche Klimamodelle. Umweltforscher des Forschungszentrum Jülich untersuchen die Chemie der Atmosphäre mit Flugzeugen, Ballons und Satelliten und erstellen daraus chemische Modelle wie CLaMS, die in Simulationen auf Supercomputern zum Einsatz kommen.

MEM-BRAIN: Kohlendioxidabtrennung

Mit seinem Forschungspartnern entwickelt das Forschungszentrum Jülich keramische Membranen. Sie könnten in Kraftwerken als Filter eingesetzt werden, um Prozessgase zu trennen und auch Kohlendioxid effektiv zurückhalten.

UNICORE: einfacher Zugriff auf Computerleistung

Rechen- und Speicherresourcen sind heutzutage oftmals auf mehreren Computersystemen, Rechenzentren oder sogar Ländern verteilt. Industrie und Wissenschaft benötigen also Werkzeuge für den einfachen und sicheren Zugriff auf diese Ressourcen. UNICORE aus Jülich ist ein solches Grid-basiertes Werkzeugpaket.

Infrastruktur

Neben den forschenden Instituten und den Großeinrichtungen gibt es zahlreiche Infrastruktureinheiten und Zentralinstitute, die für den Betrieb des Forschungszentrums Jülich benötigt werden, u. a.:

• Geschäftsbereich Finanzen (F)
• Geschäftsbereich Personal (P)
• Geschäftsbereich Recht und Patente (R)
• Geschäftsbereich Betriebsdirektion (B)
• Geschäftsbereich Sicherheit und Strahlenschutz (S)
• Geschäftsbereich Einkauf und Materialwirtschaft (M)
• Geschäftsbereich Organisation und Planung (O)
• Unternehmenskommunikation (UK)
• Zentralinstitut für Angewandte Mathematik (ZAM)
• Zentralabteilung Technologie (ZAT)
• Zentralabteilung für Chemische Analysen (ZCH)
• Zentralabteilung Forschungsreaktoren (ZFR)
• Zentralinstitut für Elektronik (ZEL)
• Zentralbibliothek (ZB)

Siehe auch

• Liste der Kernforschungsanlagen und Teilchenbeschleuniger
• Liste der Kernreaktoren in Deutschland
• AVR (Jülich)
• Der Nobelpreis für Physik wurde 2007 dem Jülicher Forscher Peter Grünberg und seinem Kollegen Albert Fert von der Universität Paris zugesprochen.

Einzelnachweise

1. ↑ Pressemitteilung 50 Jahre Zukunft: Neuausrichtung zum Jubiläum vom 11. Dezember 2006
2. ↑ TOP500 List - Juni 2007 (1-100)

Koordinaten: 50° 54' 18" N, 6° 24' 43" O