Kursplan för Plasmafysik med tillämpningar

Kursplan fastställd 2021-02-26 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnPlasma physics with applications
  • KurskodRRY085
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareMPPHS
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • HuvudområdeElektroteknik, Teknisk fysik
  • InstitutionRYMD-, GEO- OCH MILJÖVETENSKAP
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 85115
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterJa

Poängfördelning

0108 Tentamen 7,5 hp
Betygsskala: TH		7,5 hp
  • 21 Okt 2023 fm J
  • 05 Jan 2024 fm J
  • 26 Aug 2024 em J

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Grundläggande behörighet för avancerad nivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Särskild behörighet

Engelska 6
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

Grundläggande kunskaper inom elektromagnetisk fältteori, kärnfysik samt partikelmekanik och statistisk fysik.

Syfte

Kursens huvudsyfte är att utveckla en fysikalisk förståelse för de karakteristiska egenskaperna hos plasmor, samt att förklara var de existerar och hur de bildas. En viktig del av kursen är att illustrera plasmafysikaliska begrepp och fenomen såsom till exempel fusionsenergiproduktion och mikrovågsapplikationer inom rymd- och astrofysik.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

- förstå de grundläggande egenskaper som karakteriserar plasmor och förklara hur plasmatillståndet definieras i termer av dessa.

- förklara likheter och skillnader mellan de plasmamodeller som ges i kursen, kunna avgöra vilken beskrivning som passar för ett givet problem och förstå när de olika modellerna är relevanta.

- härleda uttryck för rörelsen av en ensam partikel i ett statiskt och homogent elektromagnetiskt fält.

- förstå och beskriva enpartikelrörelse i inhomogena och tidsvarierande fält.

- förstå fysiken bakom Liouville's sats och förklara hur det leder till Vlasov- och Boltzmannekvationerna.

- kort sammanfatta hur en fluidmodell kan konstrueras från kinetisk teori.

- illustrera hur en en-fluidteori, som t.ex. MHD, kan härledas från två-fluidsmodellen.

- förstå hur man matematiskt beskriver linjära plasmavågor och använda liknande tillvägagångssätt för att beskriva vågor i generella system (som inte behandlats under föreläsningarna).

- härleda och tolka dispersionsrelationerna för de plasmavågor som presenterats under föreläsningarna.

- sammanfatta fysiken bakom olika gränser av vågrörelse (t.ex. höga/låga oscillationsfrekvenser).

- förstå grundläggande partikeldiffusion och dess konsekvenser.

- peka ut skillnaderna mellan fri diffusion, ambipolär diffusion och diffusion i magnetiskt fält, samt förklara hur man introducerar relevanta termer för dessa processer i en- och tvåfluidsmodellerna.

- förstå hur MHD-ekvationerna används för att bestämma plasmajämvikter och dess stabilitet.

- analysera enkla konfigurationer med hjälp av MHD.

- diskutera fusionsreaktioner semiklassiskt.

- förstå reaktionskedjorna och inneslutningen av plasmat i vår sol.

- diskutera olika alternativ för kontrollerad fusion på jorden.

- beskriva olika magnetiska inneslutningsmetoder, dess geometri, fältstruktur, stabilitet och teknologiska system.

- diskutera olika typer av partikelbanor i tokamaker och förklara varför en liten poloidal magnetfältskomponent behövs.

- förstå innebörden och vikten av den så kallade trippelpodukten, samt härleda ett uttryck för reaktorbalans.

Innehåll

- Introduktion: Definition och förekomst av plasmor samt deras karakteristiska egenskaper
- Historik
- Applikationsområden
- Plasmamodeller: Enpartikelrörelse, kinetisk teori, fluidmodeller
- Plasmavågor
- Partikeldiffusion i joniserade gaser
- Magnetohydrodynamiska plasmor
- Fusionsenergi

Organisation

Föreläsningar

Litteratur

Fastställs senare

Examination inklusive obligatoriska moment

Inlämningsuppgifter samt muntlig eller skriftlig tentamen

Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.