Jaderná energetika (FSI-EJE)

Akademický rok 2020/2021
Garant: doc. Ing. Jan Fiedler, Dr.  
Garantující pracoviště: EÚ všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je seznámit posluchače a naučit je základům jaderné
energetiky, palivového cyklu a přístupům k jejímu rozvoji. Naučit
studenty jednotlivým rozhodujícím konstrukcím jaderných reaktorů,
jaderné bezpečnosti a představit některé vazby jaderné energetiky na
okolní prostředí.
Výstupy studia a kompetence:
Předmět seznámí a naučí studenty základům jaderné energetiky tak,
aby byli schopni pochopit její význam pro rozvoj společnosti, byli
schopni se orientovat v různých koncepcích jaderných reaktorů a
elektráren při zachování jaderné bezpečnosti a efektivnosti. Naučí
je základům jaderně palivového cyklu.
Prerekvizity:
Základy tepelných oběhů energetických zařízení, základy přeměn energií, základy přenosu tepla.
Obsah předmětu (anotace):
Účelem předmětu je seznámit posluchače s obecnými aspekty rozvoje jaderné energetiky na základě obecné teorie jaderného reaktoru a cyklu jaderného paliva. V návaznosti na to seznámit posluchače se základními typy reaktorů a elektráren, kde tyto reaktory pracují, na příkladech tepelných schémat jaderných elektráren osvětlit způsob výroby elektrické energie z energie jaderné při uplatnění metod jaderné bezpečnosti.
V rámci toho seznámit a naučit posluchače základním principům aplikace jaderné energie a především pak hospodaření s radioaktivními odpady.
Výčtem zvláštností strojních jaderně energetických zařízení pochopit stavbu a provoz jaderných centrál.
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: Prezence ve cvičeních, aktivní účast na řešení zadávaných úloh.
Zkouška: Písemná + ústní. Cílem zkoušky bude ověřit znalosti studentů z probrané látky. Písemná část zkoušky se děje zadáním 3 příkladů z látky probrané na cvičeních. Ústní část má za úkol ověřit teoretické znalosti studentů v problematice jaderné energietiky.
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 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Základní pojmy, radioaktivní přeměny.
2. Jaderné reakce, charakteristiky neutronových interakcí.
3. Štepení jader, bilance při štěpení, účinné průřezy.
4. Typy a stavba jaderného reaktoru.
5. Základy výpočtu, kritická rovnice, rovnice 4 koeficientů.
6. Regulace, měření a stínění jaderného reaktoru.
7. Jaderné elektrárny s reaktory typu PWR, BWR, FBR, HTGR, ADTT.
8. Kinetika štěpné řetězové reakce, vývin tepla v reaktoru a jeho odvod.
9. Provoz a řízení reaktoru, materiály aktivní zóny.
10. Strojní zařízení jaderných elektráren.
11. Hospodářství vyhořelého paliva, palivové cykly, nakládání s vyhořelým palivem
12. Jderná bezpečnost, principy hloubkové ochrany.
13. Perspektivy rozvoje jaderné energetiky, jaderné transmutace.
    Cvičení 1. Základní pojmy.
2. Řešení neutronových interakcí.
3. Bilance při štěpení palivových jader.
4. Charakteristiky jaderných reaktorů.
5. Základy výpočtu kritických parametrů.
6. Regulační orgány jaderného reaktoru.
7. Najíždění, provoz a odstavování jaderného reaktoru.
8. Výpočet vývinu tepla v reaktoru.
9. Návrh chlazení aktivní zóny reaktoru.
10. Strojní zařízení jaderných elektráren.
11. Výpočet tepelného cyklu jaderného zařízení.
12. Jaderná bezpečnost ve vztahu k praktickému provozu reaktoru.
13. Rozbor transmutační technologie a zařízení.
Literatura - základní:
1. KLIK, František a Jaroslav DALIBA. Jaderná energetika. Vyd. 2. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2002, 189 s. ISBN 80-010-2550-0.
2. Sazima, Kmoníček, Schneller a kol.: Teplo. SNTL 1989
3. Butterworth-Heinemann:Nuclear energy: an introduction to the concepts, systems, and applications of nuclear processes.Boston 2001. 5th ed.490 s. ISBN 0-7506-7136-X
4. MURRAY, Raymond L. Nuclear energy: an introduction to the concepts, systems, and applications of nuclear processes. 6th ed. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2008. ISBN 978-012-3705-471
Literatura - doporučená:
1. DOLEŽAL, Jaroslav, Jiří ŠŤASTNÝ, Jan ŠPETLÍK, Stanislav BOUČEK a Zbyněk BRETTSCHNEIDER. Jaderné a klasické elektrárny. Vyd. 1. Praha: České vysoké učení technické v Praze, 2011, 259 s. ISBN 978-80-01-04936-5.
2. STACEY, Weston M. Nuclear reactor physics. 2nd ed., completely rev. and enlarged. Weinheim: Wiley-VCH, c2007, xxviii, 706 s. ISBN 978-3-527-40679-1.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
B3S-P prezenční studium B-EPP Energetika, procesy a životní prostředí -- zá,zk 5 Povinně volitelný 1 3 L