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Archiv-Übersicht     Angebot Nr. 13876

Angebotsdatum: 8. Mai 2020
Art der Stelle: Doktorarbeit
Fachgebiet: Physik > Angewandte Physik
Titel des Themas: Doktorand (w/m/d) – Plasma-Wand- Wechselwirkung selbst-passivierender "intelligenter" Wolframlegierungen

Institut: Forschungszentrum Jülich
Adresse:
Frau Forschungszentrum Jülich
Wilhelm-Johnen-Straße
52428 Jülich
Tel.:    Fax.:
Bundesland: Nordrhein-Westfalen
Homepage:
E-Mail Kontakt: mail

Beschreibung: Das Forschungszentrum Jülich leistet als Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft wirksame Beiträge zur Lösung großer gesellschaftlicher Herausforderungen in den Bereichen Information, Energie und Bioökonomie. Es bearbeitet vielfältige Aufgaben im Forschungsmanagement und nutzt große, oft einzigartige wissenschaftliche Infrastrukturen. Arbeiten Sie zusammen mit rund 6.400 Kolleginnen und Kollegen themen- und disziplinenübergreifend an einem der größten Forschungszentren Europas.

Das Institut für Energie- und Klimaforschung – Plasmaphysik (IEK-4) führt im Rahmen des nationalen Fusionsprogramms der Helmholtz-Gemeinschaft und des Konsortiums EUROfusion ein Forschungs- und Entwicklungsprogramm zu ausgewählten Problemen der Hochtemperatur-Plasmaphysik sowie der Materialforschung für Fusionsanlagen durch. Es bearbeitet dabei schwerpunktmäßig Fragestellungen, die den wissenschaftlichen Betrieb der neuen Großexperimente ITER und W7-X vorbereiten, und führt Projekte im Bereich der Plasmaphysik und Fusionstechnologie durch, die den Aufbau unterstützen. Sowohl die wissenschaftlichen Aufgaben als auch die Projektarbeiten dienen letztlich dem Ziel, die Voraussetzungen für ein brennendes Fusionsplasma zu schaffen und damit eine neue Primärenergiequelle für die Stromerzeugung zu erschließen.

Die weltweit steigende Energienachfrage zusammen mit zur Neige gehenden fossilen Brennstoffvorräten macht die Forschung und Entwicklung von neuen Kraftwerken zur Stromversorgung unabdinglich. Ein möglicher Kraftwerkstyp beruht dabei auf der Fusion von leichten Kernen. Die hierzu erforderlichen Reaktorbedingungen erfordern die Entwicklung neuer innovativer Materialien. Das Forschungszentrum Jülich ist weltweit maßgeblich und in enger Zusammenarbeit mit internationalen Partnern an der Entwicklung und Qualifizierung dieser Materialien beteiligt.

Verstärken Sie diesen Bereich zum nächstmöglichen Zeitpunkt als

Doktorand (w/m/d) – Plasma-Wand-
Wechselwirkung selbst-passivierender "intelligenter" Wolframlegierungen

Ihre Aufgaben:
Ein vielversprechendes Wandmaterial zukünftiger Fusionsreaktoren sind "intelligente" Wolframlegierungen (Smart Alloys). Intelligent, da sie ihre Eigenschaften dynamisch an das jeweilige Reaktorszenario anpassen können: Während des regulären Plasmabetriebs im Fusionsreaktor wird das Wandmaterial durch aus dem Plasma kommende Partikel zerstäubt. Da die leichteren Legierungselemente einfacher zerstäubt werden, bleibt überwiegend reines, erosionsbeständiges Wolfram an der Oberfläche stehen. Im Falle eines Reaktorunfalls mit eintretender Atmosphäre und Wandtemperaturen von über 1.000 °C dagegen diffundieren verbleibende Legierungselemente an die Oberfläche, wo sie eine Schutzschicht bilden und so die Freisetzung von aktiviertem Wolfram verhindern. Neben dem Testen der selbst-passivierenden Eigenschaft ist es wichtig sicherzustellen, dass die neu entwickelten Materialien den Anforderungen im regulären Plasmabetrieb genügen. Das Material soll möglichst erosionsbeständig sein, ebenso wie Wolfram, damit das Plasma nicht durch erodiertes Wandmaterial verunreinigt wird. Neben Erosion führt der Plasma- und Teilchenbeschuss des Materials zu dessen Erwärmen. Thermisch aktivierte Diffusion der Legierungselemente kann zu einer Verarmung dieser im Material führen, sodass gegebenenfalls die Selbst-Passivierung im Unfallszenario nicht mehr gewährleistet werden kann. Arbeiten auf dem Gebiet der Plasma-Wand-Wechselwirkung (PWW) von smarten Legierungen haben gezeigt, dass das Verhalten dieser während des Plasmabetriebs von verschiedenen Faktoren wie der Plasmazusammensetzung, dem Teilchenfluss oder der Probentemperatur abhängt. Im Rahmen der Doktorarbeit sollen das Zusammenspiel dieser Faktoren und die daraus resultierenden PWW-Prozesse genauer analysiert werden. Zentrale Fragestellungen der Arbeit sind insbesondere:

- die Diffusion der Legierungselemente in Abhängigkeit von Probentemperatur während des Plasmabetriebs
- Erosionsbeständigkeit im Vergleich zu reinem Wolfram in Abhängigkeit der Plasmazusammensetzung und des Teilchenflusses
- Deuterium-Rückhaltung während der Plasmaexposition

Die Experimente finden größtenteils an der linearen Plasmaanlage PSI-2 im Forschungszentrum Jülich statt. Es besteht darüber hinaus die Möglichkeit, auf zahlreiche Experimentanlagen im Rahmen von EUROfusion und internationaler Partner zurückzugreifen. Zusätzlich sollen die Erkenntnisse aus der Erforschung der PWW-Prozesse im Rahmen dieser Arbeit zur Materialentwicklung beitragen, sodass hier eine enge Verknüpfung besteht.

Ihr Profil:
- erfolgreich abgeschlossenes wissenschaftliches Hochschulstudium im Bereich der Physik oder Chemie
- gute Kenntnisse im Bereich Plasmaphysik und/oder Festkörperphysik sind von Vorteil
- sichere Englischkenntnisse in Wort und Schrift
- ein hohes Maß an Teamfähigkeit und Flexibilität
- Bereitschaft zu großem Engagement

Unser Angebot:
- hervorragende wissenschaftliche und technische Infrastruktur – optimale Voraussetzungen für eine erfolgreiche Promotion
- eine hochmotivierte Arbeitsgruppe sowie ein internationales und interdisziplinäres Arbeitsumfeld in einer der größten Forschungseinrichtungen in Europa
- Möglichkeit zur Teilnahme an (internationalen) Konferenzen und Projekttreffen
- kontinuierliche fachliche Betreuung
- die Teilnahme an überfachlichen Seminaren inklusive Zertifikat
- Weiterentwicklung Ihrer persönlichen Stärken, z. B. durch ein umfangreiches Weiterbildungsangebot
- Vergütung erfolgt analog der Entgeltgruppe 13 (75 %) des Tarifvertrags des öffentlichen Dienstes (TVöD-Bund); eine über die Grundvergütung hinausgehende Vergütung ist ggf. möglich
- in der Regel einen Vertrag für den Zeitraum von 3 Jahren
- Informationen zur Beschäftigung als Doktorand/in im Forschungszentrum Jülich finden Sie hier (https://www.fz-juelich.de/portal/DE/Karriere/doktoranden/_node.html)

Das Forschungszentrum Jülich fördert Chancengerechtigkeit und Vielfalt.

Bewerbungen schwerbehinderter Menschen sind uns willkommen.

Die Position ist bis zur erfolgreichen Besetzung ausgeschrieben. Bitte bewerben Sie sich daher möglichst zeitnah.

Wir freuen uns auf Ihre Bewerbung über unser Online-Bewerbungssystem unter Angabe der Kennziffer 2020D-054.

Fragen zur Ausschreibung?
Kontaktieren Sie uns gerne unter Angabe der Kennziffer 2020D-054: karriere@fz-juelich.de
Bitte beachten Sie, dass aus technischen Gründen keine Bewerbungen per E-Mail angenommen werden können.

www.fz-juelich.de
Methoden:
Anfangsdatum: 8. Mai 2020
Geschätzte Dauer: 3 Jahre
Bezahlung: Entgeltgruppe 13 (75 %) (TVöD-Bund)
Papers:
Sonstiges: https://www.fz-juelich.de/SharedDocs/Stellenangebote/_common/dna/2020D-054-DE-IEK-4.html?nn=718260

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