Målet er at give den studerende forståelse af hvad et plasma er, hvordan det opfører sig, og hvilke videnskabelige og industrielle sammenhænge plasmaer indgår i. Specielt sigtes på en forståelse af de plasmaer, der indgår i udviklingen af fusionsenergi. Kurset vil give den studerende indsigt i hvordan dynamikken i plasma modelleres matematisk, og på basis af simplificerede modeller gøre den studerende i stand til selv at modellere grundlæggende plasmafænomener. Tilegnet viden fra dette kursus giver basis for videregående studier af fusionsplasmaer, astrofysiske plasmaer og procesplasmaer der blandt andet anvendes til nanostrukturering af overflader og en bred vifte af industrielle processer.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Beskrive kontinuum bevægelsesligningerne for et plasma
Redegøre for de grundlæggende principper ved udnyttelse af fusionsenergi
Beskrive plasmaligevægtstilstande og tilhørende elektriske og magnetiske felter
Beregne partiklers bevægelser i komplekse elektriske og magnetiske felter
Udlede det dielektriske respons for et plasma for simplificerede modeller
Beskrive grundlæggende bølgefænomener i plasmaer
Redegøre for udvekslingen af energi mellem bølger og partikler
Vurdere hvilke modeller der bør anvendes i beskrivelsen af et givet plasmafænomen
Designe opstillinger til indeslutning og generering af plasma
Deducere informationer om et plasmas tilstand på basis af målinger
Kursusindhold:
Betingelser for at gas ioniseres helt eller delvist og danner et plasma. Afskærmning af ladede objekter i plasma og kollektiv opførsel af partikler, der udgør et plasma. Grundlæggende bevægelsesligninger for populationer af ladede partikler i elektromagnetiske felter inklusive selvgenererede felter. Magnetisk indeslutning af plasma og grundlæggende stabilitetskriterier. Kollisioner og diffusion. Dielektrisk respons af – og grundlæggende bølgefænomener i – koldt plasma. Resonans og total refleksion. Elementære dielektriske effekter i termiske plasmaer, herunder Landau-dæmpning og cyklotronresonans. Elementære diagnostiske metoder. Fusionsenergi: beskrivelse af de grundlæggende processer og hvordan fusionenergi kan udnyttes.
Litteratur:
Paul M. Belan, Fundamentals of Plasma Physics, Cambridge University Press, 2006, ISBN 0-521-82116-9
