Detail předmětu

Bezpečnost jaderných elektráren a radiační ochrana

FEKT-MPC-BJEAk. rok: 2024/2025

Zajišťuje Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií 70%, Fakulta stavební 30%

Dodržování principů a zásad jaderné a radiační bezpečnosti je zásadní premisou pro bezpečné provozování jaderných energetických bloků či výzkumných jaderných zařízení. Již první, technicky velmi jednoduchý, jaderný reaktoru spuštěný v roce 1942 panem profesorem Fermim disponoval třemi nezávislé bezpečnostní systémy. Jednalo se sice o manuálně ovládaná zařízení závislá na reakci kolegů pana Fermiho, nicméně již před 80 lety si největší jaderný vědec historie uvědomoval nutnost dodržování specifických bezpečnostních postupů při provozování jaderného reaktoru. Jaderné reaktory současnosti jsou vybaveny množstvím automatických, pasivních či dokonce inherentních bezpečnostních systémů, jsou projektovány na nejhorší myslitelné situace a provozovány s vysokými bezpečnostními rezervami. I přesto je základním bezpečnostním podmínkou stav a schopnost obsluhy jaderného zařízení zabránit nekontrolovatelnému rozvoji štěpné řetězové reakce, zajistit odvod tepla z jaderného reaktoru, předcházet abnormálním a havarijním stavům a zmírňovat následky případných nehod. V rámci předmětu budou studenti seznámeni se všemi základními principy a cíli jaderné bezpečnosti, radiační ochrany a radiační bezpečnosti, ale také s principy a cíli bezpečnosti práce na jaderné elektrárně, včetně požární bezpečnosti. Budou seznámeni nejen s definicemi, hodnocením bezpečnosti či legislativou, ale i s nehodami, které na jaderných zařízeních historicky proběhly a s poučeními, které z nich vzešly. V rámci předmětu proběhnou také přednášky odborníků z praxe, výzkumu a Státního úřadu pro jadernou bezpečnost.

 

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Karel Katovský, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav elektroenergetiky (UEEN)

Vstupní znalosti

Předpokládají se znalosti na úrovni úspěšně dokončeného bakalářského studia.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Předmět je ukončen zkouškou. Studenti v rámci cvičení předmětu dostanou zadány dvě samostatné práce, které vypracují a předloží jako podklad ke zkoušce (30%). Zkouška z předmětu se skládá z písemné části (30%), jež je složena z 30 náhodně vybraných testových otázek, jejichž databáze (přibližně 200 otázek) je uložena v e-Learningu a z ústní části (30%). Při ústní části zkoušející ověřují znalosti studenta ze sady 20 témat zadaných při zahájení výuky předmětu a zveřejněných v e-Learningu. Zbývajících 10% tvoří bonusové body, které studenti získávají za účast na besedách s odborníky z praxe a exkurzích. Účast na přednáškách je nepovinná. Řádně omluvená neúčast na přednášce odborníka z praxe nebo na cvičení je nahrazena samostatnou prací.

  

Učební cíle

Cílem předmětu je poskytnout studentům komplexní a hluboké znalosti z oblasti jaderné bezpečnosti, fyzické ochrany jaderných zařízení, safeguards, radiační bezpečnosti, radiační ochrany a obecné bezpečnosti práce na jaderných elektrárnách. Cílem je naučit studenty přirozenému respektu k jaderné technologii, kultuře jaderné bezpečnosti a zásadám bezpečné práce se zdroji ionizujícího záření. Studenti musí na základě absolvování předmětu také detailně pochopit příčiny, průhěb a důsledky významným jaderných a radiačních havárií historie a nalézt v nich ponaučení. Základním mottem předmětu je životní heslo nejvýznamnějšího českého jaderného inženýra historie, doc. Františka Hezoučkého: „Jadernému reaktoru se vyká“.

 

Základní literatura

Bal Raj Sehgal: Nuclear Safety in Light Water Reactors, Elsevier 2012, ISBN 0123884462 (CS)
František Podzimek: Radiologická fyzika - Ochrana před ionizujícím zářením, ČVUT Press 2022, ISBN 978-80-01-06971-4 (CS)
Ken Kok: Nuclear Engineering Handbook, CRC Press 2009, ISBN 9781420053906 (CS)
Knoll, G.: Radiation Detection and Measurement, Wiley 2010, ISBN 978-0470131480 (CS)
Murray, R., Holbert, K.E.: Nuclear Energy, Elsevier 2019, ISBN 9780128128817 (CS)
Vaidyanathan, G.: Nuclear Reactor Safety - Principles and Concepts, Yes Dee 2022, ISBN 9380381565 (CS)

Doporučená literatura

Dan G. Cacuci: Handbook of Nuclear Engineering, Springer 2010, ISBN 0387981306 (CS)
Handrlica J.: Jaderné právo a právní futurismus - Jaderné technologie budoucnosti a jejich právní úprava, Auditorium 2019, ISBN 978-80-87284-76-6 (CS)
Matal, O., Šen, H.: Jaderná zařízení a jejich bezpečnost, CERM 2011, ISBN 978-80-214-4349-5 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPC-JAE magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

24 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Karel Katovský, Ph.D.

Osnova

1. Definice pojmů, vymezení pojmu bezpečnost v jaderné energetice, definice jaderné bezpečnosti, radiační bezpečnosti, fyzické ochrany, nešíření jaderných materiálů, havarijní připravenost, legislativní zázemí bezpečnosti na jaderných elektrárnách a v jejich okolí.
2. Jaderná bezpečnost, základní principy, ochrana do hloubky, kultura bezpečnosti, bezpečnostní klima, hodnocení jaderné bezpečnosti.
3. Deterministrické a statistické přístupy k hodnocení jaderné bezpečnosti - rozbor metod.
4. Radiační ochrana.
5. Fyzická ochrana, nešíření jaderných zbraní a jaderných materiálů, položky dvojího určení, smlouva o nešíření, dodatkový protokol, safeguards, IAEA, EURATOM, role SUJB.
6. Legislativa požární bezpečnosti staveb ve vazbě na stavební legislativu (zejména stavební zákon).
7. Základní pojmy požární bezpečnosti staveb, požární odolnost stavebních konstrukcí.
8. Mimořádné události na jaderných elektrárnách, dělení událostí, dělení jaderných havárií, stupnice INES.
9. Evakuace osob při mimořádných událostech.
10. Rozbor jaderné havárie na elektrárně Three Mile Island.
11. Rozbor jaderné havárie na elektrárně Černobyl.
12. Rozbor jaderné havárie na elektrárně Fukušima.
13. Rozbor jaderných havárií na A1, SL1, Windscale, další jaderné havárie a radiační události.

Cvičení

8 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Karel Katovský, Ph.D.

Osnova

1. Výpočty absorbované dávky fotonového záření na základě obecné teorie ionizace v dutině
2. Určování hmotnostního obohacení izotopu uranu 235 v neznámém vzorku obsahujícím uran
3. Konstrukční systémy v požární bezpečnosti, druhy konstrukčních částí
4. Požární výška, požární zatížení, požární riziko, požární odolnost konstrukcí

Cvičení na počítači

8 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Karel Katovský, Ph.D.

Osnova

1. Deterministické hodnocení jaderné bezpečnosti
2. Statistické hodnocení jaderné bezpečnosti
3. Šíření radionuklidů v ovzduší v případě radiační mimořádné události či jaderné havárie
4. Simulace chování jaderného reaktoru v případě havárií LOCA (Three Miles Island, Fukušima) a RIA (Černobyl, SL-1, Vinća)

Laboratorní cvičení

8 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Karel Katovský, Ph.D.

Osnova

1. Radiační ochrana – základní principy ochrany před záření, bezpečná práce s URZ a generátory IZ
2. Radiační ochrana – určování absorbované dávky záření gama ve vodě