Erweiterungsbau Hochfeld-Magnetlabor

Die Aufgabe

Ziel des Projekts war die Erweiterung des von 2002 bis 2004 errichteten Hochfeld-Magnetlabors für sehr hohe gepulste Magnetfelder auf insgesamt etwa 1400 Quadratmeter Nutzfläche für physikalische Mess- und Laborräume.

Eine besondere Herausforderung besteht darin, dass es bei den Versuchen zum Bersten der Magnetspulen kommen kann, was eine Explosion mit Splitterwirkung und einem Gasdruckimpuls mit sich bringt, der mit der Explosion von 12 kg TNT-Sprengstoff vergleichbar ist. Aus diesem Grund gilt es, die Hochenergie-Magnetspulen möglichst von der Baukonstruktion zu entkoppeln, sodass keine Schäden am Gebäude entstehen können.

Zu errichten waren eine Hochspannungs-Kondensatorbank mit acht Modulen mit je 24 Kilovolt elektrischer Spannung und einer maximalen gespeicherten Gesamtenergie von 11 Megajoule. Der Aufbau sollte als direkter Anbau zum Hochfeld-Magnetlabor im laufenden Betrieb stattfinden.

Die Lösung

Blick auf die Kondensatorbank im fertiggestellten Erweiterungsbau

Mit dem Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst des Freistaats Sachsen als Zuwendungsgeber wurde der Bau für rund 6,5 Millionen Euro von 2011 bis 2013 durchgeführt. Beteiligt waren ein Generalplaner, sieben Gutachter und Sachverständige sowie 36 Gewerke.

Die besonders hohen Spannungen und starken Magnetfelder, die bei der Forschungsarbeit genutzt werden, stellten auch bauliche Herausforderungen dar. Die Stahlbetonwände und -decken bekamen bis 70 Zentimeter Tiefe eine nichtmagnetische Bewehrung aus Edelstahl.

Die Baukonstruktion und das Tragwerk sowie alle nichtelektrischen Leitungen wurden von den Forschungsanlagen galvanisch getrennt. Eine Tiefenerdung wird über 2 Bohrpfähle gewährleistet. Zur Energieversorgung wurden ein Drehstromtransformator mit einer Leistung von 630 Kilowatt sowie zwölf Hochpotential-Trenntransformatoren installiert.

Die Lüftung wird von vier Lüftungsanlagen und mehreren Prozessluftanlagen geleistet. Für den Fall des Berstens einer Magnetspule verfügt das Dach zudem über Druckentlastungsflächen mit Berstscheiben. Für die Versuche stehen eine Vakuum-Anlage sowie Leitungen für Stickstoff, Helium und Druckluft zur Verfügung.