Prof. Dr. rer. nat. habil. Winfried Petry

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Offered Bachelor’s or Master’s Theses Topics

Charakterisierung eines PVD-Prozesses zur Herstellung dünner Schichten aus Uran-Molybdän für die Kernbrennstoffentwicklung

Die Arbeitsgruppe „Hochdichte Kernbrennstoffe“ am Forschungsreaktor FRM II arbeitet an der europaweiten Qualifizierung von neuartigen metallischen Uran-Molybdän-Kernbrennstoffen mit bisher unerreichter Dichte. Hierzu forschen Wissenschaftler aus den Gebieten der, Physik, Chemie, Ingenieurswissenschaften, physikalischen Technik und Informatik interdisziplinär zusammen an Herstellungsverfahren für Brennstoffplatten, Materialeigenschaften sowie dem Bestrahlungsverhalten der Brennstoffe. In der geplanten Bachelorarbeit soll mit Hilfe einer bestehenden, hochflexiblen Beschichtungsanlage ein PVD-Prozess zur Herstellung dünner Schichten aus Uran-Molybdän charakterisiert werden. Hierbei sollen Parameter wie z.B. Schichtwachstumsrate, Kornstruktur, physikalische und mechanische Eigenschaften der Schicht u.a. mittels (Elektronen-)mikroskopie untersucht werden sowie der Prozess für die Anforderungen der Kernbrennstoffentwicklung optimiert werden. Die mit diesem Prozess gefertigten Proben leisten einen entscheidenden Beitrag zur späteren Untersuchung des Bestrahlungsverhaltens dieser Brennstoffe. Die Aufgaben beinhalten i.d.R. die Arbeit in Strahlenschutzbereichen mit offener Radioaktivität. Zudem erfordert der hohe Sicherheitsstandard unserer Einrichtung grundsätzlich eine atomrechtliche Zuverlässigkeitsüberprüfung. Bei Interesse besteht die Möglichkeit, die Forschungen im Rahmen einer Werkstudententätigkeit vorzubereiten bzw. fortzuführen.

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• Bachelor’s Thesis Physics

Supervisor: Winfried Petry

Charakterisierung mittels Heiß-isostatischem Pressen (HIP) hergestellter Brennstoffplatten aus Surrogatmaterial

Die Arbeitsgruppe „Hochdichte Kernbrennstoffe“ am Forschungsreaktor FRM II arbeitet an der europaweiten Qualifizierung von neuartigen metallischen Uran-Molybdän-Kernbrennstoffen mit bisher unerreichter Dichte. Hierzu forschen Wissenschaftler aus den Gebieten der, Physik, Chemie, Ingenieurswissenschaften, physikalischen Technik und Informatik interdisziplinär zusammen an Herstellungsverfahren für Brennstoffplatten, Materialeigenschaften sowie dem Bestrahlungsverhalten der Brennstoffe. In der geplanten Bachelorarbeit sollen U-Mo-Brennstoffplatten, bestehend aus U-Mo-Folie, metallischer Diffusionsbarriere und Aluminium-Umhüllung, hinsichtlich zahlreicher physikalischer Eigenschaften sowie ihrem Diffusionsverhalten charakterisiert werden. Die Platten wurden mit dem HIP-Verfahren (hot isostatic pressing; dt. Heiß-isostatisches Pressen) hergestellt, welches eine vielversprechende Alternative zu bestehenden Verfahren darstellt. Da die physikalischen Eigenschaften der Brennstoffplatten von entscheidender Bedeutung für den späteren Reaktorbetrieb sind, kommt ihrer genauen Charakterisierung eine entscheidende Bedeutung zu. Die Aufgaben beinhalten i.d.R. die Arbeit in Strahlenschutzbereichen mit offener Radioaktivität. Zudem erfordert der hohe Sicherheitsstandard unserer Einrichtung grundsätzlich eine atomrechtliche Zuverlässigkeitsüberprüfung. Bei Interesse besteht die Möglichkeit, die Forschungen im Rahmen einer Werkstudententätigkeit vorzubereiten bzw. fortzuführen.

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• Bachelor’s Thesis Physics

Supervisor: Winfried Petry

Charakterisierung neuartiger hochdichter Brennstoffplatten mit optimierter Diffusionsbarriere aus Surrogatmaterial

Die Arbeitsgruppe „Hochdichte Kernbrennstoffe“ am Forschungsreaktor FRM II arbeitet an der europaweiten Qualifizierung von neuartigen metallischen Uran-Molybdän-Kernbrennstoffen mit bisher unerreichter Dichte. Hierzu forschen Wissenschaftler aus den Gebieten der, Physik, Chemie, Ingenieurswissenschaften, physikalischen Technik und Informatik interdisziplinär zusammen an Herstellungsverfahren für Brennstoffplatten, Materialeigenschaften sowie dem Bestrahlungsverhalten der Brennstoffe. In der geplanten Bachelorarbeit sollen Brennstoffplatten, bestehend aus Edelstahl als Surrogatmaterial für Uran-Molybdän, optimierter metallischer Diffusionsbarriere und Aluminium-Umhüllung, hinsichtlich zahlreicher physikalischer Eigenschaften sowie ihrem Diffusionsverhalten charakterisiert werden. Die Diffusionsbarrieren wurden mittels eines optimierten PVD-Beschichtungsprozesses aufgetragen und die Platten anschließend beim französischen Brennelement-Hersteller Framatome-CERCA gefertigt. Da die Eigenschaften dieser optimierten Diffusionsbarrieren von entscheidender Bedeutung für das Bestrahlungsverhalten im Reaktor sind, kommt ihrer genauen Charakterisierung eine entscheidende Bedeutung zu. Die Aufgaben beinhalten i.d.R. die Arbeit in Strahlenschutzbereichen mit offener Radioaktivität. Zudem erfordert der hohe Sicherheitsstandard unserer Einrichtung grundsätzlich eine atomrechtliche Zuverlässigkeitsüberprüfung. Bei Interesse besteht die Möglichkeit, die Forschungen im Rahmen einer Werkstudententätigkeit vorzubereiten bzw. fortzuführen.

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• Bachelor’s Thesis Physics

Supervisor: Winfried Petry

Charakterisierung von Diffusionsbarrieren für Uran-Molybdän-Kernbrennstoffe mittels Röntgendiffraktion

Die Arbeitsgruppe „Hochdichte Kernbrennstoffe“ am Forschungsreaktor FRM II arbeitet an der europaweiten Qualifizierung von neuartigen metallischen Uran-Molybdän-Kernbrennstoffen mit bisher unerreichter Dichte. Hierzu forschen Wissenschaftler aus den Gebieten der, Physik, Chemie, Ingenieurswissenschaften, physikalischen Technik und Informatik interdisziplinär zusammen an Herstellungsverfahren für Brennstoffplatten, Materialeigenschaften sowie dem Bestrahlungsverhalten der Brennstoffe. In der geplanten Bachelorarbeit sollen metallische Diffusionsbarrieren für U-Mo-Brennstoffplatten mittels XRD (x-ray diffraction; dt. Röntgendiffraktion) hinsichtlich der Schichtstruktur und -textur untersucht werden. Diese mittels PVD (physical vapor deposition; dt. Sputtern) hergestellte Diffusionsbarriere ist notwendig, um während der Bestrahlung im Reaktor die Ausbildung einer unerwünschten Diffusionsschicht zwischen dem U-Mo-Brennstoff sowie der umgebenden Aluminiumhülle (engl. Cladding) zu verhindern. Den Eigenschaften dieser Barriere kommt daher eine entscheidende Rolle in der Fertigung von U-Mo-Brennstoffen zu. Die Aufgaben beinhalten i.d.R. die Arbeit in Strahlenschutzbereichen mit offener Radioaktivität. Zudem erfordert der hohe Sicherheitsstandard unserer Einrichtung grundsätzlich eine atomrechtliche Zuverlässigkeitsüberprüfung. Bei Interesse besteht die Möglichkeit, die Forschungen im Rahmen einer Werkstudententätigkeit vorzubereiten bzw. fortzuführen.

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• Bachelor’s Thesis Physics

Supervisor: Winfried Petry

Erprobung einer großformatigen Beschichtungsanlage zur Fertigung von Uran-Molybdän-Brennstoffplatten

Die Arbeitsgruppe „Hochdichte Kernbrennstoffe“ am Forschungsreaktor FRM II arbeitet an der europaweiten Qualifizierung von neuartigen metallischen Uran-Molybdän-Kernbrennstoffen mit bisher unerreichter Dichte. Hierzu forschen Wissenschaftler aus den Gebieten der, Physik, Chemie, Ingenieurswissenschaften, physikalischen Technik und Informatik interdisziplinär zusammen an Herstellungsverfahren für Brennstoffplatten, Materialeigenschaften sowie dem Bestrahlungsverhalten der Brennstoffe. In der geplanten Masterarbeit soll eine großformatiges PVD-Beschichtungsanlage (physical vapor deposition; dt. Sputtern) für die Beschichtung von metallischen Uran-Molybdän-Kernbrennstoffen in Form dünner Folien mit metallischen Diffusionsbarrieren aufgerüstet werden und der Prozess detailliert charakterisiert werden. Ziel ist die erfolgreiche Beschichtung von U-Mo-Folien in Vorbereitung eines groß angelegten europäischen Reaktor-Bestrahlungstests derartiger Brennstoffe. Diese Beschichtung, beispielsweise mit Zirkonium oder Wolfram, ist erforderlich um während der Bestrahlung im Reaktor die Ausbildung einer unerwünschten Diffusionsschicht zwischen dem U-Mo-Brennstoff sowie der umgebenden Aluminiumhülle (engl. Cladding) zu verhindern. Der Beschichtung kommt daher eine entscheidende Rolle in der Fertigung von U-Mo-Brennstoffen zu. Die Aufgaben beinhalten i.d.R. die Arbeit in Strahlenschutzbereichen mit offener Radioaktivität. Zudem erfordert der hohe Sicherheitsstandard unserer Einrichtung grundsätzlich eine atomrechtliche Zuverlässigkeitsüberprüfung. Bei Interesse besteht die Möglichkeit, die Forschungen im Rahmen einer Werkstudententätigkeit vorzubereiten bzw. fortzuführen.

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• Master’s Thesis Applied and Engineering Physics

Supervisor: Winfried Petry

Herstellung und Charakterisierung von Uran-Molybdän-Kernbrennstoffen mit Wolfram-Interdiffusionsbarriere mittels PVD-Beschichtung

Die Arbeitsgruppe „Hochdichte Kernbrennstoffe“ am Forschungsreaktor FRM II arbeitet an der europaweiten Qualifizierung von neuartigen metallischen Uran-Molybdän-Kernbrennstoffen mit bisher unerreichter Dichte. Hierzu forschen Wissenschaftler aus den Gebieten der, Physik, Chemie, Ingenieurswissenschaften, physikalischen Technik und Informatik interdisziplinär zusammen an Herstellungsverfahren für Brennstoffplatten, Materialeigenschaften sowie dem Bestrahlungsverhalten der Brennstoffe. In der geplanten Bachelorarbeit sollen metallische Uran-Molybdän-Kernbrennstoffe in Form dünner Folien mit Wolfram als Diffusionsbarriere mittels eines PVD-Prozesses beschichtet und anschließend charakterisiert werden. Hierbei sollen insbesondere die physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Beschichtung sowie das Diffusionsverhalten mit Uran-Molybdän u.a. mittels (Elektronen-)mikroskopie untersucht werden sowie der Prozess ggf. optimiert werden. Diese Diffusionsbarriere ist notwendig, um während der Bestrahlung im Reaktor die Ausbildung einer unerwünschten Diffusionsschicht zwischen dem U-Mo-Brennstoff sowie der umgebenden Aluminiumhülle (engl. Cladding) zu verhindern. Den Eigenschaften dieser Barriere kommt daher eine entscheidende Rolle in der Fertigung von U-Mo-Brennstoffen zu. Die Aufgaben beinhalten i.d.R. die Arbeit in Strahlenschutzbereichen mit offener Radioaktivität. Zudem erfordert der hohe Sicherheitsstandard unserer Einrichtung grundsätzlich eine atomrechtliche Zuverlässigkeitsüberprüfung. Bei Interesse besteht die Möglichkeit, die Forschungen im Rahmen einer Werkstudententätigkeit vorzubereiten bzw. fortzuführen.

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• Bachelor’s Thesis Physics

Supervisor: Winfried Petry

Inbetriebnahme und Charakterisierung eines Hochleistungs-Detektors für die Elektronen-Rückstreudiffraktion (EBSD) an Uran-Molybdän-Kernbrennstoffen

Die Arbeitsgruppe „Hochdichte Kernbrennstoffe“ am Forschungsreaktor FRM II arbeitet an der europaweiten Qualifizierung von neuartigen metallischen Uran-Molybdän-Kernbrennstoffen mit bisher unerreichter Dichte. Hierzu forschen Wissenschaftler aus den Gebieten der, Physik, Chemie, Ingenieurswissenschaften, physikalischen Technik und Informatik interdisziplinär zusammen an Herstellungsverfahren für Brennstoffplatten, Materialeigenschaften sowie dem Bestrahlungsverhalten der Brennstoffe. In der geplanten Bachelorarbeit soll ein neuartiger Hochleistungs-Detektor für EBSD (electron back-scatter diffraction; dt. Elektronen-Rückstreudiffraktion) in Betrieb genommen und charakterisiert werden. EBSD bietet zahlreiche Möglichkeiten zur Untersuchung von Materialien, wie z.B. Kristallorientierung und innere Spannungsverteilung. Diese machen dieses Verfahren zu einem vielversprechenden Werkzeug zum besseren Verständnis der physikalischen Eigenschaften von U-Mo-Brennstoffen. Die Aufgaben beinhalten i.d.R. die Arbeit in Strahlenschutzbereichen mit offener Radioaktivität. Zudem erfordert der hohe Sicherheitsstandard unserer Einrichtung grundsätzlich eine atomrechtliche Zuverlässigkeitsüberprüfung. Bei Interesse besteht die Möglichkeit, die Forschungen im Rahmen einer Werkstudententätigkeit vorzubereiten bzw. fortzuführen.

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• Bachelor’s Thesis Physics

Supervisor: Winfried Petry

Modellierung von TOF-Spektren

Titel

Modellierung von TOF-Spektren

 

Arbeitsgruppe

Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II)

 

Beschreibung

Neutronen-Flugzeitspektrometer geben Zugang zur mikroskopischen Dynamik

in kondensierter Materie im Sinne der Korrelationsfunktionen der

Gleichgewichtsfluktuationen: man detektiert die Neutronenstreuraten für

gegebene Streurichtung und Energieübertrag. Allerdings beeinflussen auch

instrumentelle und experimentelle Parameter wie die Zähleffizienz der

einzelnen Detektoren, Selbstabsorption und Mehrfachstreuung in der Probe

die erhaltenen Spektren. In der Arbeit sollen neue Ansätze untersucht

und implementiert werden, um die inhärenten Streufunktionen aus

experimentellen Daten zu extrahieren.

 

Forschungsfeld

Neutronenstreuung

 

Betreuer

Michael Leitner

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• Bachelor’s Thesis Physics

Supervisor: Winfried Petry