Uhthoff & Zarniko optimiert Kühlanlage eines Protonenbeschleunigers

Zwei Up-Quarks und ein Down-Quark, eingebettet in einem See aus Gluonen und Quark-Antiquark-Paar. Was sich hier so intergalaktisch-spacig anhört, sind bei genauer Betrachtung die Bausteine eines Protons. Doch was haben jetzt Uhthoff & Zarniko mit Protonen oder genauer gesagt mit beschleunigten Protonen zu tun? Beschleunigte Protonen werden heute in der Präzisionsstrahlentherapie zur Behandlung von Tumoren eingesetzt. Dies ist im Vergleich zur konventionellen Röntgenbestrahlung eine schonendere Therapie, da beschleunigte Protonen zuerst tief in das Weichgewebe eindringen und ihre Energie dann nur in einem eng begrenzten Bereich abgeben. Das Gewebe um den Tumor wird geschont. Mit Zauberei hat dies nicht zu tun. Sondern mit hoher Ingenieurskunst und bester angewandter Grundlagenforschung.

Das HZB betreibt in Berlin-Wannensee Deutschlands einzige Protonenbeschleunigeranlage, zur Bestrahlung von Augentumoren. Mehr als 2.000 Patienten aus der Republik und den Nachbarländern wurden bisher mit einer Erfolgsquote von 97 Prozent therapiert. Die gesamte Anlage füllt zusammen mit den Netzgeräten, Elektromagneten, Vakuum-Hochleistungspumpen, Kühlaggregaten und vielen anderen Peripheriegeräten einen Raum in der Größe einer Fabrikhalle aus. Mit diesen erzeugt die Betreibermannschaft des HZB einen Protonenstrahl, der am Bestrahlungsplatz der Charité optimal an die Bedürfnisse der Protonentherapie bezüglich Energie, Intensität und Stabilität angepasst ist. Herzstück der Anlage sind die beiden Teilchenbeschleuniger. Hier werden die Protonen in elektrischen Feldern auf ihre Endenergie von 68 Millionen Elektronenvolt beschleunigt, was in etwa 36 Prozent Lichtgeschwindigkeit entspricht. Bei diesem Prozess wird jede Menge Energie erzeugt, die in Form von Wärme freigesetzt wird und weggekühlt werden muss.

Uhthoff & Zarniko erneuerte im Auftrag des HZB die vorhandene DEMI Kühlwasseranlage. Das gesamte Kühlsystem wurde energetisch optimiert und an die wechselnden Betriebszustände Therapie und Standby angepasst. Mit Erfolg: Verbrauchte die ungeregelte Altanlage noch 788.900 kWh pro Jahr, da keine Standzeiten im Jahres-Therapie-Rhythmus berücksichtigt werden konnten, benötigen die neuen mit modernsten Regelungseinheiten ausgestatteten Anlagenkomponenten nur noch 468.744 kWh pro Jahr. Das entspricht einer Energieeinsparung von 320.156 kWh und einer Energiekosteneinsparung von 38.400 Euro pro Jahr. Fazit: Der Umbau zeigt, dass eine Investition in die richtige Technik ein intelligentes Managementtool mit Langzeitwirkung ist.