Jaderná energetika a alternativní zdroje (FSI-LJE)

Akademický rok 2022/2023
Garant: prof. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D.  
Garantující pracoviště: EÚ všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je seznámit studenty s principy přeměn jaderné energie
a používanými technologiemi jaderných elektráren. Představeny budou i alternativní zdroje energie včetně jejich technologického zajištění.
Výstupy studia a kompetence:
Studenti se naučí základům výpočtů jaderných a alternativních energetických zdrojů. Seznámí se s technologickým vybavením pro jejich využívání.
Prerekvizity:
Fyzika se zaměřením na jádro atomu, termomechanika, oběhy energetických zařízení.
Obsah předmětu (anotace):

Předmět seznamuje se základními zákonitostmi přeměny jaderné energie ze štěpení jader v tepelnou, mechanickou a elektrickou energii a s principiálními a konkrétními řešeními reaktorů a strojních zařízení jaderných elektráren. Dále jsou představeny alternativní zdroje energie (palivové články, tepelná čerpadla) a doplňkové transformační technologie (tepelná absorpční oběhy) uplatnitelné v energetických systémech. Pozornost je dále věnována možným způsobům akumulace elektřiny a tepla.
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. Účast na cvičení je poviná.
Způsob a kritéria hodnocení:
Zápočet: Aktivní účast na cvičení. Splnění úkolů k samostatnému vypracování statí a zadaných výpočtů.
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. Svět nejmenších rozměrů

  2. Svět nejmenších rozměrů II

  3. Jaderná energetika

  4. Cyklus jaderného paliva, Štěpení uranu. Radioaktivní odpady.

  5. Geneze neutronů, pohlcování a rozptyl neutronů, výtěžnost jaderných reakcí jaderného paliva .

  6. Jaderné reaktory I

  7. Jaderné reaktory II

  8. Vodíková energetika – palivové články

  9. Tepelná čerpadla I

  10. Tepelná čerpadla II

  11. Absorpční oběhy, tepelné transformery

  12. Akumulace energie, P2G

  13. Zkapalněný zemní plyn

  14. Chytré energetické systémy
    Cvičení 1. Základní pojmy
2. Problematika jaderného paliva a odpadu.

4. Specifika jednotlivých typů jaderných reaktorů.
5. Výpočet kritické velikosti a kritického složení reaktoru.
6. Tepelné a hydraulické výpočty reaktoru.
7. Tepelná a technologické schémata jaderných elektráren.
8. Parametry tepelných čerpadel
9. Návrh instalace tepelného čerpadla.
9. Výpočet parního akumulátoru.
10. Absorpční oběhy.
11. Kondenzační výměníky tepla.
12. Termoelektrický generátor.
13. Technologie power-to-gas.
Literatura - základní:
3. Heřmanský, B.: Termomechanika jaderných reaktorů. Academia, 1986
4. Murray, R., L. Nuclear Energy - an introduction to the concepts, systems, and applications of nuclear processes. Butterworth-Heinemann. 2001
Literatura - doporučená:
1. Dubšek, F.: Jaderná energetika. PC-DIR Brno, 1994
2. Heřmanský, B.: Termomechanika jaderných reaktorů. Academia, 1986
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
CŽV prezenční studium CZV Základy strojního inženýrství -- zá,zk 5 Povinně volitelný 1 1 L
N-ETI-P prezenční studium TEP Technika prostředí -- zá,zk 5 Povinně volitelný 2 1 L
N-ETI-P prezenční studium ENI Energetické inženýrství -- zá,zk 5 Povinně volitelný 2 1 L
N-ETI-P prezenční studium FLI Fluidní inženýrství -- zá,zk 5 Povinně volitelný 2 1 L