Fusionsforschung
Fusion Research

Modul PH2196

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 2017 (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 2017SS 2015

Basisdaten

PH2196 ist ein Semestermodul in Deutsch oder Englisch 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 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 75 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2196 ist Sibylle Günter.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Dieses Modul gibt eine Einführung in die Fusionsforschung. Die Vorlesung startet mit allgemeinen Überlegungen zur Energieproblematik und der Rolle von erneuerbaren Energien, Speichern und Grundlast in einem künftigen Energiemix. Anschließend werden die grundlegenden Prozesse und Kenngrößen der Kernfusion eingeführt. Nach einem kurzen Überblick über die Trägheitsfusion konzentriert sich die Vorlesung vor allem auf die Magnetfusion. Unterschiedliche Konzepte zum magnetischen Einschluss von Fusionsplasmen, wie magnetische Spiegel, Pinche, Tokamaks und Stellaratoren, werden vorgestellt und auf ihre Eigenschaften in Bezug auf Stabilität, Einschlussqualität und Transport hin untersucht. Die wichtigsten Methoden zur Heizung der Plasmen und ihrer Diagnostik werden eingeführt. Abschließend wird ein Überblick über neueste wissenschaftliche Ergebnisse und die wichtigsten experimentellen Anlagen gegeben. Teil der Vorlesung ist ein Besuch des Tokamaks ASDEX Upgrade am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik.

Lernergebnisse

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

  1. die grundlegenden Fusionsprozesse und die in Plasmen notwendigen Parameter für selbständiges Brennen zu erklären
  2. grundlegende Prozesse des magnetischen Einschlusses von Plasmen zu beschreiben
  3. die elementaren technischen Elemente von Tokamak- und Stellarator-Experimenten sowie ihre Stärken und Schwächen zu beschreiben,
  4. die am häufigsten beobachteten Instabilitäten in Fusionsplasmen zu benennen,
  5. die wichtigsten Methoden zur Heizung und Diagnostik von Fusionsplasmen zu beschreiben,
  6. die Prozesse zu diskutieren, die zu Transportverlusten in toroidalen Plasmen führen,

Voraussetzungen

Keine Vorkenntnisse nötig, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Masterstudium hinausgehen. Vorheriger Besuch einer Vorlesung zur Plasmaphysik ist vorteilhaft.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VU 4 Fusionsforschung Günter, S.
Mitwirkende: Orain, F.Papp, G.
Donnerstag, 08:30–10:00
sowie Termine in Gruppen

Lern- und Lehrmethoden

Vortrag, Beamerpräsentation, Tafelarbeit, Übungen in Einzel- und Gruppenarbeit, Diskussion, Lehrfilme

Medienformen

Übungsblätter, begleitende Internetseite, ergänzende Literatur

Literatur

  • U. Stroth, Plasmaphysik, Phänomene, Grundlagen, Anwendungen, VIEWEG+TEUBNER Press, New York", Wiesbaden 2011
  • M. Kaufmann, Plasmaphysik und Fusionsforschung. Eine Einführung, Teubner, 2003
  • J. Wesson, Tokamaks, Clarendon Press, Oxford 2011
  • R.J. Goldston, P.H. Rutherford, "Plasmaphysik. Eine Einführung", Vieweg 1998, ISBN: 3-528-06884-1,

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Es findet eine mündliche Prüfung von etwa 25 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen und Beispielrechnungen überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

  • Benenne verschiedene Fusionsreaktionen und erläutere die notwendigen Plasmaparameter
  • Erläutere den Untschied zwischen verschiedenen Einschlusskonfigurationen: bspw. magnetischer Spiegel, Pinch, Tokamak, Stellarator
  • was bestimmt den Transport in Tokamak-/Stellaratorplasmen

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.

Auf die Note einer bestandenen Modulprüfung in der Prüfungsperiode direkt im Anschluss an die Vorlesung (nicht auf die Wiederholungsprüfung) wird ein Bonus (eine Zwischennotenstufe "0,3" besser) gewährt (4,3 wird nicht auf 4,0 aufgewertet), wenn die/der Studierende die Mid-Term-Leistung bestanden hat, diese besteht aus Erfolgreiches Vorrechnen von Übungsaufgaben in der Übung

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende 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.