12.10.2022

Im bayerischen Miltenberg lud der deutsche Landesausschuss der Union Radio-Scientifique Internationale (U.R.S.I.) Ende September erneut zur Kleinheubacher Tagung ein. In dieser jährlichen Veranstaltung erhalten Wissenschaftler*innen diverser Fachdisziplinen der Elektrotechnik und Informationstechnik die Möglichkeit, ihre Forschungsarbeiten zu präsentieren und Erkenntnisse auszutauschen. Dabei wird auch besonderen Wert auf die Förderung wissenschaftlichen Nachwuchses gelegt: Jedes Jahr werden mehrere „Young Scientist Awards“ sowie die mit dem ersten, zweiten und dritten Platz versehenen „Young Scientist Best Paper Awards“ an junge Nachwuchswissenschaftler*innen verliehen.

Laura DˈAngelo ist wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Forschungsgruppe „Quasistatics in Computational Engineering“ von Athene Young Investigator Dr.-Ing. Yvonne Späck-Leigsnering am Institut für Teilchenbeschleunigung und Elektromagnetische Felder (TEMF) bei Prof. Dr.-Ing. Herbert De Gersem (Fachgebiet Theorie Elektromagnetischer Felder) und erhielt auf der Kleinheubacher Tagung der U.R.S.I. sowohl den „Young Scientist Award“ als auch den ersten Platz des „Young Scientist Best Paper Awards“.

Anna Ziegler, ebenfalls wissenschaftliche Mitarbeiterin am TEMF und in der Forschungsgruppe von Prof. Dr. rer. nat. Sebastian Schöps (Fachgebiet Computational Electromagnetics), wurde mit dem „Young Scientist Award“ ausgezeichnet.

Laura DˈAngelo beschäftigt sich in ihrer Arbeit „Quasi-3D Magneto-Thermal Quench Simulation of Superconducting Coil Magnets“ mit der Computersimulation des so genannten Quenchphänomens in supraleitenden Beschleunigermagneten. Wenn nicht rechtzeitig erkannt, kann ein solcher Quench die wertvollen Beschleunigermagneten ernsthaft beschädigen und im schlimmsten Fall zur längerfristigen Stilllegung der Beschleunigeranlage führen. Simulationen spielen zur Ergründung des Quenchphänomens eine wichtige Rolle, doch insbesondere die Multi-Skalen-Geometrie der Beschleunigermagneten stellt Simulationsingenieure vor großen Herausforderungen.

Die Preisträgerin nutzte bestimmte Symmetrien im Beschleunigermagneten aus, um eine ausgeklügelte numerische Methode zu entwickeln und zu implementieren, mit der es gelingt, das Quenchphänomen in langen Beschleunigermagneten viel effizienter zu simulieren als mit herkömmlichen Simulationsmethoden. Hierfür verknüpfte sie zwei verschiedene gängige Diskretisierungsmethoden miteinander zu einer neuen, so genannten „quasi-3D Methode“. In ihrer Arbeit nutzte sie das so entwickelte Verfahren, um die Quenchausbreitung in einer supraleitenden Magnetspule multiphysikalisch zu simulieren.

Die Arbeit von Laura DˈAngelo wird unterstützt durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF-05P18RDRB1), die Graduiertenschule Computational Engineering der TU Darmstadt und dem Graduiertenkolleg AccelencE (DFG Research Group 2128 „Accelerator Science and Technology for Energy Recovery Linacs“) an der JGU Mainz.

Anna Ziegler untersucht in ihrer Arbeit „Uncertainty Quantification of the TESLA cavity using High-Order Shape Derivatives“ die Auswirkungen von Fertigungsungenauigkeiten bei Resonatoren, die in Teilchenbeschleunigern eingesetzt werden.

Da Ungenauigkeiten in der Resonatorengeometrie das elektrische Feld stark beeinflussen, möchte man einen Zusammenhang zwischen den Geometrieungenauigkeiten und der Beschleunigungsfrequenz herstellen. Eine Möglichkeit zu Beschreibung der Unsicherheit wäre das Simulieren vieler Stichproben. Da die Felder im Resonator jedoch nur numerisch bestimmt werden können, entsteht dadurch für jede Auswertung ein hoher Rechenaufwand. In ihrer Arbeit reduziert die Preisträgerin diesen Aufwand, indem sie Ableitungen nach der Geometrieverformung verwendet. Diese Ableitungen formuliert sie basierend auf der Darstellung der Geometrie in einem CAD-System und kann dadurch den Aufwand zur Quantifizierung der Ungenauigkeiten in der Beschleunigungsfrequenz verringern.

Die Arbeit von Anna Ziegler wird unterstützt durch die Graduiertenschule Computational Engineering der TU Darmstadt, durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und vom Land Hessen im Kontext des NHR-Programms.