Jaderná energetika a alternativní zdroje (FSI-LJE)

Akademický rok 2019/2020
Garant: doc. 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 a doplňkové transformační technologie uplatnitelné v energetických centrálách
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. Základní pojmy, jaderné reakce, výroba a obohacování uranu, přepracování jaderného paliva. Atomový zákon.
2. Cyklus jaderného paliva. Štěpení uranu. Radioaktivní odpady.
3. Geneze neutronů, pohlcování a rozptyl neutronů, výtěžnost jaderných reakcí jaderného paliva, kritická velikost
reprodukující soustavy.
4. Klasifikace jaerných reaktorů I.
5. Klasifikace jaerných reaktorů II.
6. Alternativní zdroje energie, Tepelná čerpadla I - přehled.
7. Tepelná čerpadla II - konstrukce a nízkoteplotní zdroje.
8. Absorpční oběhy, tepelné transformery.
9. Akumulace energie, konstrukce, charakteristiky
10. ORC oběhy, Kalinův Cyklus - vlastnosti, tepelná schémata.
11. Možnosti energetického využití odpadních produktů.
12. Termofotovoltaika, termoelektrické generátory.
13. Smart energy koncept
    Cvičení 1. Základní pojmy
2. Problematika jaderného paliva a odpadu.
3. Výpočet kritičnosti podle vzorce 4 koeficientů.
4. Specifika jednotlivých typů jaderných reaktorů.
5. Výpočet kritické velikosti a kritického složení reaktoru.
6. Tepelné a hdraulické výpočty reaktoru.
7. Tepelná a technologické schémata jaderných elektráren.
8. Tepelná a technologické schémata jaderných elektráren.
9. Jaderná bezpečnost, bezpečnostní specifika jeaderných zařízení.
10. Výpočet základních parametrů cyklu jaderné elektrárny.
11. Výměníky tepla v jaderné energetice, vzorový výpočet
12. Nakládání s použitým jaderným palivem.
13. Jaderné transmutace a transmutory.
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  
M2I-P prezenční studium M-FLI Fluidní inženýrství -- zá,zk 5 Povinně volitelný 2 1 L
M2I-P prezenční studium M-TEP Technika prostředí -- zá,zk 5 Povinně volitelný 2 1 L
M2I-P prezenční studium M-TEP Technika prostředí P pro absolventy B-EPP zá,zk 5 Povinně volitelný 2 1 L
M2I-P prezenční studium M-FLI Fluidní inženýrství P pro absolventy B-EPP zá,zk 5 Povinně volitelný 2 1 L
M2I-P prezenční studium M-ENI Energetické inženýrství -- zá,zk 5 Povinný 2 1 L
M2I-P prezenční studium M-ENI Energetické inženýrství P pro absolventy B-EPP zá,zk 5 Povinný 2 1 L