Detail předmětu

Jaderná energetika

FSI-LJEAk. rok: 2015/2016

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, v nichž se tyto přeměny energií uskutečňují. Zvláštní pozornost je věnována základům přípravy, výroby, přepracování, skladování a transmutace jaderných paliv, dále radioaktivním odpadům v souvislosti s Atomovým zákonem. Akcentovány jsou otázky bezpečnosti jaderných elektráren, technických prostředků k jejímu dosažení a ochrany okolí jaderné elektrárny. Jsou probírány cesty zdokonalení jaderné elektrárny pomocí systémů s pasivní bezpečností.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Oldřich Matal, CSc.

Zajišťuje ústav

Energetický ústav (EÚ)

Výsledky učení předmětu

Studenti se naučí základům výpočtů při jaderných přeměnách, přenosu
tepla z palivových článků do chladiva, klasifikaci jaderných
energetických zařízení a seznámí se s metodami a zařízeními
zajišťujícími jadernou bezpečnost a s cestami k jejímu dalšímu
zdokonalování.

Prerekvizity

Fyzika se zaměřením na jádro atomu, termomechanika, oběhy energetických zařízení.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

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.
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.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s principy přeměn jaderné energie
ze štěpení jader na tepelnou a elektrickou energii, problematiku
přípravy jaderného paliva a nakládání s vyhořelým jaderným palivem
a se základními otázkami jaderné bezpečnosti jaderných energetických
zařízení.

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.

Základní literatura

Heřmanský, B.: Termomechanika jaderných reaktorů. Academia, 1986
Murray, R., L. Nuclear Energy - an introduction to the concepts, systems, and applications of nuclear processes. Butterworth-Heinemann. 2001

Doporučená literatura

Dubšek, F.: Jaderná energetika. PC-DIR Brno, 1994
Heřmanský, B.: Termomechanika jaderných reaktorů. Academia, 1986

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2I-P magisterský navazující

    obor M-TEP , 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný
    obor M-FLI , 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný
    obor M-FLI , 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný
    obor M-TEP , 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný
    obor M-ENI , 1 ročník, letní semestr, povinný
    obor M-ENI , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jan Fiedler, Dr.

Osnova

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, typy jaderných reaktorů, difuze neutronů v aktivní zóně reaktoru.
5. Moderace neutronů v aktivní zóně, výpočet kritické velikosti a kritického složení reaktoru.
6. Tepelné a hdraulické výpočty reaktoru. Měřicí systémy na jaderném reaktoru.
7. Tepelná a technologické schémata jaderných elektráren.
8. Technologická schémata pomocných systémů napojených na hlavní systém chlazení jaderného reaktoru. Územní a
dispoziční řešení jaderné elektrárny. Bezpečnost jaderných elSafety of ektráren a její legislativní zajištění.
9. Bezpečnost jaderných elektráren, technické prostředky jejího dosažení, ochrana okolí jaderné elektrárny.
Tepelný cyklus jaderné elektrárny. Spotřeba paliva. Manipulace s ozářeným palivem.
10. Skladovací bazény, mezisklady vyhořelého paliva. Potrubí a armatury jaderných energetických zařízení.
11. Čerpadla, výměníky tepla, parní generátory, parní turbiny a přihříváky páry pro jaderné elektrárny
12. Zdokonalené jaderné elektrárny s pasivní bezpečností (AP 600, VVER 640, evropský pokročilý reaktor).
13. Radioaktivní odpady a úloha státu. Principiální postupy zacházení s vyhořelým jaderným palivem. Separace a
transmutace jaderného vyhořelého paliva se získáváním energie, transmutor ADTT.

Cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Ladislav Suk, Ph.D.

Osnova

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.