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Ausschreibender Bereich: IEK-4 - Plasmaphysik
Kennziffer: 2019D-187

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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 zu 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 1000°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, des Teilchenflusses oder der Probentemperatur abhängt.
Im Rahmen der Doktorarbeit soll das Zusammenspiel dieser Faktoren und die daraus resultierende 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, so dass 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
  • 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


Das Forschungszentrum Jülich möchte mehr Mitarbeiterinnen in diesem Bereich beschäftigen. Wir sind daher an der Bewerbung von Frauen besonders interessiert.

Bewerbungen schwerbehinderter Menschen sind uns willkommen.

Zusatzinformationen

Die Position ist bis zur erfolgreichen Besetzung ausgeschrieben. Bitte bewerben Sie sich daher möglichst zeitnah. Wir freuen uns auf Ihre Bewerbung über unser Online-Bewerbungsportal Online-Bewerbungsportal!.

Fragen zur Ausschreibung?
Kontaktieren Sie uns gerne unter Angabe der Kennziffer 2019D-187: karriere@fz-juelich.de
Bitte beachten Sie, dass aus technischen Gründen keine Bewerbungen per E-Mail angenommen werden können.