Detail předmětu

Radioekologie a úvod do jaderných technologií

FCH-MC_RAJAk. rok: 2024/2025

Zajišťuje 50% Fakulta chemická, 50% Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií

Předmět doplňuje znalosti studentů o ekologické aspekty využívání ionizujícího záření a rozšiřuje přehled o dalších možnostech využití jaderných technologií a aplikací. Radioekologie zahrnuje zdroje radioaktivních látek a ionizujícího záření v životním prostředí a přidává k tomu umělé radionuklidy uvolňované při využívání jaderných technologií. Ekologie zkoumá i vliv těchto škodlivin zejména na lidské zdraví, jakožto základ radiační ochrany. K tomu je nutné získat znalosti o fyzikálních a chemických vlastnostech radionuklidů, které určují jejich biologické působení. Ekologický pohled se následně aplikuje na jednotlivé částí palivového cyklu jaderných elektráren – těžba uranu, příprava paliva, jaderná elektrárna, radioaktivní odpady, ale i přepracování paliva a jaderné havárie. Vliv palivového cyklu lze srovnat s testy jaderných zbraní, nebo s vojenskými jadernými programy. Dále předmět poskytuje přehled o praktickém využítí ionizujícího záření mimo jadernou energetiku zejména v chemii a medicíně – izotopové efekty, výroba a separace radionuklidů, neutronová aktivační analýza, ozařování potravin a další.

 

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

Ing. Ota Fišera, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav chemie a technologie ochrany životního prostředí (ÚCHTOŽP)

Vstupní znalosti

Chemie pro jaderné energetiky

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Vstupní písemný test s klasifikační stupnicí ECTS: A: 100 - 90 bodů; B: 89 - 80 bodů; C: 79 - 70 bodů; D: 69 - 60 bodů; E: 59 - 50 bodů; F: 49 a méně bodů.

Následná ústní zkouška, hodnotí se znalost problematiky v rozsahu přednášek. 

 

Účast na zkoušce je podmíněna získáním zápočtu z laboratorního cvičení.

Účast na laboratorním cvičení je povinná. Pro získání zápočtu je nutná 100% účast a odevzdání protokolů z dané laboratorní úlohy v požadované kvalitě.

 

Učební cíle

Cílem předmětu je:
- rozšíření znalostí o ionizujícím záření a radionuklidech v životním prostředí
- prezentace vlivu a účinků ionizujícího záření na lidský organismus
- ukázat palivový cyklus jaderných elektráren z ekologického hlediska
- podání přehledu o dalších praktických využitích jaderných technologiích a aplikacích.

Absolvování kurzu zvýší znalosti studentů následovně:
1. Studenti si osvojí rozšíření radioaktivních látek a zdrojů ionizujícího záření v životním prostředí a s tím spojený vliv na zdraví člověka.
2. Studenti budou schopni hodnotit vztahu jaderné energetiky k životnímu prostředí.
3. Studenti se budou dobře orientovat v širokém spektru využití a aplikací ionizujícího záření v ostatních oborech lidské činnosti. 

Základní literatura

J. Hála: Radioaktivita, ionizující záření, jaderná energie. Konvoj, 1998.
K. Štamberg: Technologie jaderných paliv I. ČVUT, Praha. 2006.
K. Štamberg: Technologie jaderných paliv II. ČVUT, Praha. 2017.
W. D. Loveland, D. J. Morrissey, G. T. Seaborg: Modern Nuclear Chemistry. Wiley, 2017.
Z. Dlouhý: Nakládání s radioaktivním odpadem a vyhořelým jaderným palivem, Nakladatelství VUTIUM, Brno, 2009.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

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

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

24 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Ota Fišera, Ph.D.

Osnova

1. Chování radionuklidů ve složkách životního prostředí - půda, voda, vzduch, přenos radionuklidů
2. Biologické účinky a dozimetrie ionizujícího záření - lineární bezprahový model, nemoc z ozáření, dávka IZ, ochrana před IZ
3. Ionizující záření a radioaktivita v přírodě - kosmické záření, přírodní radionuklidy, radon
4. Monitorování radiační situace v životním prostředí - síť včasného zjištění, národní monitorovací plán, stanovení radionuklidů
5. Ekologické aspekty palivového cyklu I - těžba a zpracování uranové rudy - haldy, čištění vod, uvolňování do životního prostředí
6. Ekologické aspekty palivového cyklu II - výroba paliva - principy separace 235-U a výroby paliva, vliv na životní prostředí
7. Ekologické aspekty palivového cyklu III - provoz jaderné elektrárny - plynné a kapalné výpusti, radiační ochrana, monitorování
8. Ekologické aspekty palivového cyklu IV - zpracování vyhořelého jaderného paliva - PUREX proces, ekologie
9. Vliv havárií jaderných zařízení na životní prostředí - Černobyl, Fukushima
10. Ostatní radiační situace - zkoušky jaderných zbraní, vojenské programy, zdroje mimo kontrolu
11. Využití jaderných reakcí a ionizujícího záření - výroba a využití radionuklidů, nukleární medicína, ozařování potravin, radiační chemie polymerů, radioanalytické metody (neutronová aktivační analýza, radioimunoanalýza, metody datování)
12. Izotopové efekty a separace izotopů - izotopvé efekty v přírodě a v průmyslu

Cvičení

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Ota Fišera, Ph.D.

Osnova

1. Transportní koeficienty radionuklidů
2. Izotopové efekty a separace izotopů

Laboratorní cvičení

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Ota Fišera, Ph.D.

Osnova

1. Radioaktivní rozpad - statistické chování
2. Radioaktivní rovnováhy
3. Ochrana před ionizujícím zářením - dosah IZ, stínění IZ
4. Měření přírodní radioaktivity - kosmické záření, přírodní pozadí, přírodní materiály, radon
5. Monitorování radiační situace - měření dávkového příkonu, štítné žlázy, radiochemické metody
6. Ekologické aspekty palivového cyklu - měření hlušiny, kapalných výpustí (tritium) ...
7. Mimořádné radiační situace - zdroje IZ mimo kontrolu
8. Využití ionizujícího záření - neutronová aktivační analýza atd.