Die Veranstaltung behandelt die grundlegenden Prinzipien von Fusionsreaktoren. Ausgehend von der Plasma- und Magnettechnologie geht es weiter zum Tritium- und Brennstoffkreislauf, zur Vakuumtechnologie und zu den relevanten Komponenten des Fusionsreaktors, nämlich dem Brutmantel und dem Divertor.

Sie beginnt mit den grundlegenden physikalischen Konzepten der Teilchenphysik, Fusion und Kernspaltung. Dazu gehören grundlegende Fragen wie: Was ist Plasma? Wie kann es gezündet werden? Was ist der Unterschied zwischen magnetischer und Trägheitsfusion?

Auf dieser Grundlage werden Aspekte der Plasmastabilität, -steuerung und des Teilchentransports diskutiert. Nach der Charakterisierung des Plasmas wird der Einschluss in magnetischen Feldern skizziert, die mit Hilfe der Magnettechnik aufgebaut werden. Hier werden Kenntnisse über Supraleitung sowie die Herstellung und Auslegung von Magneten vermittelt. Der Betrieb eines Reaktors mit Plasma als Energiequelle erfordert den kontinuierlichen Betrieb eines Tritium- und Brennstoffkreislaufs, der vom Fusionsreaktor selbst erzeugt wird. Da Fusionsplasmen geringe Materialdichten erfordern, spielt die Vakuumtechnik eine zentrale Rolle. Schließlich muss die im Fusionskraftwerk erzeugte Wärme in eine nutzbare Energieform umgewandelt und die Reaktionsprodukte müssen abgeführt werden. Die Funktionsgrundlagen und der Aufbau dieser fusionsspezifischen Komponenten im Reaktorinneren, d. h. Blanket, Divertor und Limiter, werden ebenso dargestellt sowie die aktuellen Herausforderungen und der Stand der Technik.

In dieser Veranstaltung werden die physikalischen Grundlagen vermittelt und die ingenieurstechnischen Prinzipien aufgezeigt. Besonderes Augenmerk wird auf das Verständnis der Schnittstellen zwischen den unterschiedlichen Themengebieten gelegt, da diese die ingenieurstechnischen Auslegungen wesentlich bestimmen. Hierzu werden Methoden vorgestellt, um zentrale Kenngrößen zu identifizieren und zu bewerten. Aufbauend auf den erarbeiteten Wahrnehmungsfähigkeiten werden Verfahren zum Entwurf von Lösungsstrategien vermittelt, technische Lösungen aufgezeigt und deren Schwachstellen diskutiert und bewertet.

Empfehlungen/Vorkenntnisse:

Grundkenntnisse der Strömungslehre, Werkstofftechnik und Physik sind von Vorteil. Von Vorteil sind zudem Kenntnisse der Wärme- und Stoffübertragung sowie der Elektrotechnik.

Präsenzzeit: 21 h

Selbststudium: 90 h

Prüfung mündlich: Dauer: ca. 30 Minuten, Hilfsmittel: keine

Innerhalb jedes Teilblocks wird eine Literaturliste mit der jeweiligen Fachliteratur angegeben. Zusätzlich erhalten die Studierenden das Studienmaterial in elektronischer Form via ILIAS.

References: A list of references for the respective subjects is provided within each sub-block. In addition, students receive the study material in electronic form via ILIAS.