Masterarbeit - Messung der Plasma-Elektronentemperatur-Dynamik in TJ-K

Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik und Plasmatechnologie IGVP | online seit: 26.07.2019 

Kennziffer: IGVP-2019-2

Am Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik und Plasmatechnologie IGVP stehen biologische, chemische, physikalische und verfahrenstechnische Arbeiten an und mit Grenzflächen wie auch Plasmen im Forschungsfokus.

Das IGVP sucht zum nächstmöglichen Zeitpunkt eine/einen Studentin/Studenten für eine Masterarbeit

Ihre Aufgaben

Ein eigenständig brennendes Fusionsplasma bietet in der Zukunft die Grundlage dafür, die bei der Kernfusion frei-werdende Energie in einem Kraftwerk nutzbar zu machen. Voraussetzung dafür ist ein hinreichend langer, d.h. in diesem Sinne thermisch isolierter, Plasmaeinschluss. Erfolgversprechend für diesen Zweck ist das Konzept des toroidalen, magnetischen Plasmaeinschlusses. Dennoch trägt turbulenter Transport von Teilchen und Wärme maßgeblich zur Degradierung der Einschlussqualität bei. Diese nichtlineare Dynamik des Plasmas ist daher Gegenstand aktueller Fusionsforschung.
Die Arbeitsgruppe "Plasmadynamik und -diagnostik" am Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik und Plasmatechnologie (IGVP) der Universität Stuttgart betreibt zur experimentellen Erforschung des magnetischen Einschlusses und der turbulenten Dynamik von Fusionsplasmen den Stellarator TJ-K. TJ-K schließt magnetisch torusförmige Niedertemperaturplasmen ein, die in Analogie zu Windtunnelexperimenten Rückschlüsse auf das turbulente Verhalten im Randbereich heißer Fusionsplasmen erlauben.
Beim turbulenten Wärmetransport ist das zeitaufgelöste Verhalten der Elektronentemperatur (Te) von Bedeutung. In einem Niedertemperaturplasma kann Te durch Anpassung von theoretischen Kennlinien elektrostatischer Sonden, sog. Langmuirsonden, an den vermessenen Strom-Spannungs-Verlauf I(U) bestimmt werden. Die für turbulente Plasmaprozesse benötigten Abtastraten im MHz Bereich sind mit dem erwähnten Fitverfahren durch eine besondere Messelektronik, die auf Einzelsonden abgestimmt ist, realisierbar. Dabei muss pro Mikrosekunde die ganze Kennlinie erfasst werden, was besondere Anforderungen an die Elektronik stellt.
Demgegenüber bietet eine auf Doppelsonden basierende Methode ein vergleichsweise einfaches Verfahren zur Messung von Temperaturfluktuationen, denn sie arbeitet an fixen Arbeitspunkten der Kennlinie.

Aufgaben im Rahmen dieser Masterarbeit sind also u.a.

• Aufbau einer Doppelsondendiagnostik aus bestehenden Komponenten, ggf. Adaption gemäß Literatur
• Durchführung von Messungen zum Vergleich mit etablierten Verfahren
• Dazu Implementation von Analysesoftware in IDL (ähnlich Matlab)
• Anwendung des Verfahrens in ausgewählten Plasmaentladungen mit wissenschftl. Auswertung

Ihre Voraussetzungen

Zu den Grundlagen in der Physik oder einer passenden Ingenieurwissenschaft wären insbesondere von Vorteil:

• Grundkenntnisse der Elektrotechnik
• Programmiererfahrung mit Übertragbarkeit auf Matlab ähnliche Interpreter
• Grundlagen der Plasmaphysik

Fragen zu dieser Position beantwortet gerne

für den Bewerbungsprozess:
Frau Bianca Zeindlmeier, bianca.zeindlmeier@igvp.uni-stuttgart.de

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