Jaderná zařízení a jejich bezpečnost (FSI-LJZ)

Akademický rok 2018/2019
Garant: doc. Ing. Jan Fiedler, Dr.  
Garantující pracoviště: EÚ všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je blíže seznámit studenty se základními aspekty výpočtu jaderných reaktorů a s novými trendy v jejich vývoji. Velmi důležitý cíl představuje seznámení studentů s otázkami technické a jaderné bezpečnosti elektráren a s jednotlivými pohledy na využití jaderného vyhořelého paliva.
Výstupy studia a kompetence:
Studenti získají hlubší znalosti v oblasti základů výpočtů jaderných reaktorů, v oblasti koncepcí jaderných elektráren s různými typy reaktorů a v oblasti nových trendů jaderně energetických zařízení. Dále si prohloubí své znalosti v otázkách technické a jaderné bezpečnosti, v otázkách jaderného vyhořelého paliva a v otázkách jeho skladování a dalšího využití.
Prerekvizity:
Základy aplikované jaderné fyziky.
Difuzní a kritická rovnice reaktorů.
Základy tepelných oběhů jaderně energetických zařízení.
Základní pojmy v oblasti jaderné bezpečnosti.
Základní pojmy v oblasti nakládání s vyhořelým jaderným palivem.
Obsah předmětu (anotace):
Předmět ve své první části prohlubuje znalosti studentů v oblasti základů výpočtu jaderných reaktorů jednak z pohledu fyziky aktivní zóny jaderného reaktoru, jednak z pohledu vývinu a odvodu tepla z aktivní zóny jaderného reaktoru a jednak z pohledu hydrodynamiky aktivní zóny jaderného reaktoru. Dále předmět osvětluje koncepční řešení jaderných elektráren s různými typy reaktorů, zabývá se vybraným strojním zařízením jaderných elektráren a představuje varianty pokročilých reaktorů.
Druhá část předmětu je věnována technické a jaderné bezpečnosti. Dále se zabývá problematikou jaderného paliva a jaderných odpadů s přihlédnutím k prohloubení znalosti studentů v oblasti nakládáním s vyhořelým jaderným palivem, s jeho skladováním a metodami jeho dalšího využití.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.
Způsob a kritéria hodnocení:
Zápočet: Aktivní účast na cvičení. Splnění úkolů k samostatnému vypracování statí a zadaných výpočtů. Složení zápočtového testu.
Zkouška: Prověřuje se znalost chápání principů jaderné energetiky a
znalost zařízení pro přeměnu jaderné energie v tepelnou, mechanickou
a elektrickou a znalost metod zajištění jaderné bezpečnosti.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na přednášce je nepovinná.
Účast na cvičení je povinná. Na cvičení bude prováděna prezence studentů. Maximální počet neomluvených neúčastí 2. V případě větší absence je student povinen vypracovat individuální práci podle požadavků učitele.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 3 hod. nepovinná                  
    Cvičení  13 × 1 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Fyzikální výpočet reaktoru a kritická rovnice reaktoru v jednogrupovém přiblížení
2. Rozložení toku neutronů ve válcovém reaktoru
3. Nestacionární vývin tepla v aktivní zóně reaktoru, rovnice kinetiky
4. Přenos tepla z paliva do chladiva, zjednodušené případy řešení
5. Hydradynamika aktivní zóny, odvod tepla z kanálů aktivní zóny
6. Koncepční řešení JE s tlakovodním reaktorem, zejména typ VVER
7. Koncepční řešení JE s varným reaktorem
8. Koncepční řešení JE s rychlým, sodíkem chlazeným reaktorem, parní generátory JE
9. Pokročilé JE (AP 600, EPR 1600)
10. Technická a jaderná bezpečnost, pravděpodobnostní a deterministický přístup k hodnocení bezpečnosti, ochrana do hloubky, ukazatelé bezpečnosti a provozu
11. Zdroje jaderného paliva, radioaktivní odpady a úloha státu
12. Sklady a úložiště použitého jaderného paliva a radioaktivních odpadů
13. Jaderné palivo, palivový cyklus, vodné a bezvodé metody separace a přepracování jaderného paliva
    Cvičení 1. Opakování základních typů úloh jaderné energetiky.
2. Účinné průřezy, definice, vlastnosti.
3. Výpočet účinných průřezů různých látek a směsí látek.
4. Fyzikální výpočet reaktoru, odvození platných vztahů.
5. Kritická rovnice reaktoru, výpočet kritických parametrů a složení aktivní zóny.
6. Porovnání aktivních zón válcového, kulového a krychlového tvaru.
7. Výpočet základních provozních parametrů různých jaderných elektráren.
8. Výpočet základních provozních parametrů různých jaderných elektráren.
9. Výpočet teplotních poměrů v palivu a aktivní zóně reaktoru.
10. Seznámení se software MCNP.
11. Technická a jaderná bezpečnost. Ukazatelé bezpečnosti a provozu.
12. Použité jaderné palivo, radioaktivní přeměny, úložiště.
13. Zápočtový test, zápočet
Literatura - základní:
1. Horák, Z., Krupka, F., Fyzika. SNTL Praha, 1981.
2. Bečvář J. a kol.: Jaderné elektrárny. SNTL Praha, 1981.
3. Heřmanský, B.: Termomechanika jaderných reaktorů. Academia, 1986.
4. Stacey, W., M. Nuclear Reactor Physics. Wiley-VCH. 2007
Literatura - doporučená:
1. Dubšek, F.: Jaderná energetika. PC-DIR Brno, 1994
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2I-P prezenční studium M-ENI Energetické inženýrství -- zá,zk 6 Povinný 2 2 Z