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Reaktorphysik 2 und neue Konzepte in der Kerntechnik
Reactor Physics 2 and new Concepts in Nuclear Technology

Modul PH2051

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 2018 (aktuell)

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

verfügbare Modulversionen
SS 2018SS 2017SS 2011

Basisdaten

PH2051 ist ein Semestermodul in Deutsch auf Master-Niveau das im Sommersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Allgemeiner Spezialfachkatalog Physik
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Applied and Engineering Physics
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Physik der kondensierten Materie
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Kern-, Teilchen- und Astrophysik

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 60 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2051 ist Peter Böni.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

  • Diffusionskonstante und Fick`sches Gesetz
  • Diffusionsgleichung mit Rand- und Anschlußbedingungen
  • Lösungen der Diffusionsgleichung, Diffusionskerne
  • Albedo und Reflektorersparnis
  • Absorber im Neutronenfeld
  • Multiplizierende Medien
  • Eigenwertgleichung des kritischen Reaktors
  • Alterstheorie nach Fermi, Bremsdichte,Lethargie, Bremskerne
  • Reaktorgifte und Abbrandverhalten
  • Reaktivitätsrückkopplungen und Reaktivitätskoeffizienten
  • Reaktortypen in Wissenschaft und Technik

Lernergebnisse

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

  1. die Diffusion von Neutronen an Hand des Fick`schen Gesetzes zu verstehen und zu erklären
  2. die Diffusionsgleichung in verschiedenen Geometrien und unterschiedlichen Randbedingungen zu lösen
  3. Absorber im Neutronenfeld zu berechnen
  4. Multiplizierende Medien zu benennen, zu verstehen und zu erklären
  5. die Eigenwertgleichung eines kritischen Reaktors in verschiedenen Geometrien und unterschiedlichen Randbedingungen zu lösen
  6. die Alterstheorie nach Fermi zu verstehen und zu erklären
  7. Reaktivitätskoeffizienten zu benennen, zu verstehen und zu erklären
  8. Reaktortypen in Wissenschaft und Technik zu benennen und zu erklären

Voraussetzungen

Keine Vorkenntnisse nötig, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Masterstudium hinausgehen.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 2 Reaktorphysik 2 und neue Konzepte in der Kerntechnik Böni, P. Fr, 08:30–10:00, PH HS3
sowie einzelne oder verschobene Termine
UE 2 Übung zu Reaktorphysik 2 und neue Konzepte in der Kerntechnik Reiter, C.
Leitung/Koordination: Böni, P.
Termine in Gruppen

Lern- und Lehrmethoden

Die Lernziele des Moduls werden durch eine frontale Vorlesung mit Tafelanschrieb und mündlicher Kommunikation sowie Powerpoint Präsentationen erreicht. Dabei werden insbesondere mit Querverweisen zwischen verschiedenen Themen die universellen Konzepte der Physik aufgezeigt. Die Vorlesung wird durch wöchentliche Übungen ergänzt, in denen die Studenten (~6-14 Studenten) unter der Aufsicht von Doktoranden der Fakultät Probleme lösen. Sowohl die Vorlesungs- als auch die Übungsunterlagen werden auf Moodle den Studenten zugänglich gemacht. Zur Vertiefung der Materie wird den Studenten ermöglicht, im Rahmen einer Exkursion ein kommerzielles Kernkraftwerk zu besichtigen.

Medienformen

Das Modul besteht aus einer Vorlesung (2SWS) und begleitenden Übungen (2SWS).Der Inhalt der Vorlesung wird auf der Wandtafel präsentiert und zum Teil mit dem Beamer projiziert. Die Übungen werden in Gruppen von 6 - 14 Studenten durchgeführt und zwar unter Anleitung eines Tutors. Die Übungsaufgaben werden eine Woche vor der Übungsstunde verteilt.

Literatur

Standard-Lehrbücher der Reaktorphysik, zum Beispiel:

  1. D. Emendörfer, K.H.Höcker :Theorie der Kernreaktoren (B I Wissenschaftsverlag 1982)
  2. K.H. Beckurts, K.Wirtz: Neutron Physics (Springer Verlag 1964)
  3. A. Ziegler : Lehrbuch der Reaktortechnik (Springer Verlag 1964)
  4. S.Glasstone, M.C. Edlund: Kernreaktortheorie (Springer Verlag 1961)

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Es findet eine mündliche Prüfung von etwa 30 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen, Diskussionen anhand von Skizzen und einfachen Formeln überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

  • Erklären Sie die P1-Approximation im Rahmen der Transporttheorie.
  • Diskutieren Sie die Verteilung des Neutronenflusses in der Umgebung eines plattenförmigen Brennelements in einem Moderator.
  • Erläutern Sie die Funktionsweise eines schnellen Reaktors.
  • Erläutern Sie den Einfluss von Reaktorgiften auf den Betrieb eines Reaktors.
  • Diskutieren Sie die Leistungsänderungen, die in einem Reaktor auftreten, wenn er prompt überkritisch gefahren wird.

Die Teilnahme am Übungsbetrieb wird dringend empfohlen, da die Übungsaufgaben auf die in der Modulprüfung abgefragten Problemstellungen vorbereiten und somit die spezifischen Kompetenzen eingeübt werden.

Wiederholbarkeit

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

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