Plasmaphysik und Fusionsforschung
Plasma Physics and Fusion Research

Modul PH2036

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Modulversion vom SS 2011

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

verfügbare Modulversionen
SS 2017SS 2014SS 2011

Basisdaten

PH2036 ist ein Semestermodul in Deutsch oder Englisch auf Master-Niveau das im Sommersemester angeboten wird.

Die Gültigkeit des Moduls ist bis SS 2014.

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 75 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2036 in der Version von SS 2011 war Sibylle Günter.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Dieses Modul gibt eine Einführung in die für die Fusionsforschung relevante Plasmaphysik. Nach einer Diskussion der Energieproblematik und einer möglichen Rolle von konventionellen und erneuerbaren Energien werden die Möglichkeiten der Kernfusion in einem zukünftigen Energiemix skizziert. Anschliessend werden Fusionsprozessen in den Sternen mit der D-T- Reaktion in einem Reaktor verglichen. Anhand einer Diskussion der Energiebilanz werden die erforderlichen Plasmaparameter in einem Fusionsreaktor abgeleitet und die beiden Konzepte Trägheitsfusion und magnetische Fusion vorgestellt. Verschiedene Konfigurationen des magnetischen Einschlusses, die damit verbundenen Probleme und Möglichkeiten werden diskutiert. Die Vorlesung beschäftigt sich weiterhin mit Fragen des MHD-Gleichgewichts und seiner Stabilität, Methoden der Plasmaheizung, Wärme- und Teilchentransport sowie Diagnostikmethoden in heissen Plasmen.

Lernergebnisse

Nach erfolgreicher Teilnahme an diesem Modul ist der/die Studierende in der Lage

  1. die Fusionsprozesse in Sternen und einem Fusionsreaktor zu beschreiben,
  2. die Energiebilanz eines Reaktors aufzustellen und die nötigen Plasmaparameter zu berechnen,
  3. die verschiedenen Konzepte des magnetischen Einschlusses zu bewerten,
  4. das MHD-Gleichgewicht in einfachen (linearen) Einschlussgeometrien zu berechnen und auf Stabilität zu untersuchen,
  5. Ursachen von Wärme-und Teilchentransport in fast stoßfreien Plasmen zu erläutern,
  6. Methoden der Heizung und Plasmadiagnostik in heißen Fusionsplasmen zu erklären

Voraussetzungen

Der vorhergehende Besuch der Vorlesung "Einführung in die Plasmaphysik" wird empfohlen.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VU 4 Plasma Physics 2 Stroth, U.
Mitwirkende: Birkenmeier, G.
Do, 10:00–12:00, PH HS2
sowie Termine in Gruppen

Lern- und Lehrmethoden

Vortrag, Beamerpräsentation, Tafelarbeit

Medienformen

begleitende Internetseite, ergänzende Literatur

Literatur

  • U. Stroth, Plasmaphysik, Phänomene, Grundlagen, Anwendungen,
    VIEWEG+TEUBNER Press, New York", Wiesbaden 2011
  • M. Kaufmann, "Plasmaphysik und Fusionsforschung", Teubner 2003, ISBN: 3-519-00349-X
  • U. Schumacher, "Fusionsforschung", Wissenschaftliche Buchgesellschaft 1993, ISBN: 3-534-10905-8
  • J. Wesson, "Tokamaks", Oxford, 1997, ISBN: 0 19 856293 4 J.
  • P. Freidberg, "Ideal Magnetohydrodynamics", Plenum Press, 1987, ISBN: 0-306-42512-2

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

In einer mündlichen Prüfung wird das Erreichen der Lernergebnisse durch Verständnisfragen und Beispielaufgaben bewertet.

Die Prüfung kann in Übereinstimmung mit §12 (8) APSO auch schriftlich abgehalten werden, in diesem Fall ist der Richtwert für die Prüfungsdauer 60 Minuten.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten. Eine Wiederholungsmöglichkeit wird im Folgesemester angeboten.

Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.