Матеріали ядерної техніки
Спеціальність: Атомна енергетика
Код дисципліни: 6.143.00.O.039
Кількість кредитів: 4.00
Кафедра: Теплоенергетика, теплові та атомні електричні станції
Лектор: Доцент, к.т.н. Лис Степан Степанович
Семестр: 7 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Внаслідок вивчення навчальної дисципліни студент повинен бути здатним продемонструвати здатність розв’язувати спеціалізовані задачі та практичні проблеми під час професійної діяльності у галузі атомної енергетики або у процесі навчання.
Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування та розвиток у студентів компетентностей:
інтегральної:
- здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми під час професійної діяльності у галузі атомної енергетики або у процесі навчання, що передбачає застосування теорій та методів атомної, нейтронної та ядерної фізики, тепломасообміну, технічної термодинаміки і характеризуються комплексністю та невизначеністю умов.
загальних:
- здатність до застосування знань на практиці;
- здатність здійснювати пошук та аналізувати інформацію з різних джерел;
- уміння розв’язувати поставлені задачі та приймати відповідні рішення;
- потенціал до подальшого навчання.
фахових:
- базові знання технічних характеристик, конструктивних особливостей, призначення і правил експлуатації ядерного та теплоенергетичного устаткування АЕС.
Результати навчання: У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі програмні результати навчання:
ПР5 (Здійснювати розрахунки об’єктів атомно-енергетичного комплексу, виробів, процесів і систем в галузі атомної енергетики, що задовольняють конкретні технічні, економічні, законодавчі та інші вимоги, які можуть включати обізнаність про нетехнічні (суспільство) обрання і застосовування адекватної методології проектування)
Лекції та практичні заняття - інформаційно-рецептивний метод, репродуктивний метод, евристичний метод, самостійна робота – репродуктивний метод, дослідницький метод
Поточний контроль –виконання та захист практичних робіт, усне опитування. Екзамен – письмове опитування, тестовий контроль
ПР7 (Використовувати наукову і технічну літературу, бази даних та інші відповідні джерела інформації для розробки і обґрунтування технічних та управлінських рішень в атомній енергетиці)
Лекції та практичні заняття - інформаційно-рецептивний метод, репродуктивний метод, евристичний метод, метод проблемного викладу. Самостійна робота: репродуктивний метод
Поточний контроль –виконання та захист практичних робіт, усне та фронтальне опитування
ПР12 (Знати і розуміти основні характеристики, сферу застосування та обмеження обладнання, матеріалів та інструментів, інженерних технологій і процесів, що використовуються при вирішенні професійних завдань.)
Лекції та практичні заняття - інформаційно-рецептивний метод, репродуктивний метод, евристичний
метод. Самостійна робота: репродуктивний метод
Поточний контроль –виконання та захист практичних робіт. Екзамен – письмове опитування, тестовий контроль
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: пререквізити:
• Вища математика;
• Фізика
кореквізити:
• Теорія ядерних реакторів;
• Ядерні енергетичні реактори
Короткий зміст навчальної програми: Розглянуті основні вимоги, що пред'являються до реакторних матеріалів. Наведено характеристики теплоносіїв і розглянуті процеси, що відбуваються в них під дією опромінення. Описано структура, властивості конструкційних і ядерно-горючих матеріалів і вплив на них експлуатаційних факторів. На сучасному рівні розглянуто питання міцності, сумісності, радіаційної, корозійної стійкості конструкційних і паливних матеріалів.
Опис: Тема 1. Конструкційна схема ядерної енергетичної установки. Одноконтурна ядерна енергетична установки з уран-графітовим реактором. Двоконтурна ядерна енергетична установка з реактором типу ВВЕР. Трьохконтурна ядерна енергетична установка. Класифікація нейтронів.
Тема 2. Теплообмін в парогенераторі. Гібридні термоядерні установки типу токамак. Конструкційні матеріали, які використовуються в атомній техніці
Тема 3. Вимоги до реакторних матеріалів. Матеріал оболонки твелів. Елементи конструкцій ЯЕУ. Матеріали уповільнювача і відбивача. Вимоги до теплофізичних характеристик матеріалів.
Тема 4. Вимоги до матеріалів активної зони. Оболонки твелів. Уповільнювач і відбивач нейтронів. Металоконструкції канальних реакторів. Матеріал корпусу реактора.
Тема 5. Матеріали, що використовуються в реакторобудуванні. Вимоги до матеріалів вузлів, які перебувають за межами активної зони.
Тема 6. Функціональні матеріали ядерного реактора. Ядерне паливо. Характеристики ізотопів, що діляться.
Тема 7. Паливо для реакторів. Паливо для реакторів на теплових нейтронах. Паливо для ВВЕР. Паливо для РБМК. Паливо для реакторів на швидких нейтронах. Паливо для гомогенних реакторів. Уповільнювачі нейтронів. Поглиначі нейтронів.
Тема 8. Теплоносії в ядерних реакторах. Органічні теплоносії. Рідкометалеві теплоносії. Газове охолодження. Матеріали – відбивачі нейтронів.
Тема 9. Тепловиділяючі елементи і паливні збірки. Форма і геометричні розміри Твела. Тепловиділяючі елементи гетерогенних реакторів.
Тема 10. ТВЕЛ і ТВЗ для ВВЕР. Характеристики ізотопів, що діляться. Твел для РБМК.
Тема 11. ТВЗ для реактора на швидких нейтронах, БН-600. Мікросфери для твелів. Основні переваги використання гранульованого мікросферичного палива. Золь-гель процес.
Тема 12. Конструкційні матеріали ЯЕУ. Умови роботи конструкційних матеріалів в атомних реакторах.
Тема 13. Умови експлуатації тепловиділяючих елементів. Оболонка твела. Вібрації твелів і ТВЗ.
Тема 14. Матеріали корпусу ядерного реактора. Вимоги до конструкційних матеріалів. Фізичні властивості. Механічні властивості. Фізико-механічні властивості.
Тема 15. Матеріали конструктивних елементів ЯЕУ. Конструкційні матеріали Твелів реакторів на теплових нейтронах. Корпус водо-водяного реактора. Вдосконалення конструкційних матеріалів ЯЕУ.
Тема 16. Вибір складу матеріалу ЯЕУ. Конструкційні матеріали сучасних ЯЕУ. Вибір основи сплаву матеріалу. Принципи вибору легуючих елементів.
Тема 17. Корозія конструкційних матеріалів. Корозійна стійкість матеріалу. Корозія у воді, паро-водяної суміші і перегрітій парі. Корозія в органічних теплоносіях. Корозія в рідкометалевих теплоносіях. Хімічну і електрохімічну корозію конструкційних матеріалів. Корозія в газових середовищах.
Тема 18. Радіаційне матеріалознавство. Утворення радіаційних дефектів. Дифузійна релаксація радіаційних дефектів. Радіаційне зміцнення металів.
Тема 19. Радіаційне окрихчування матеріалу. Радіаційне розпухання матеріалу (свелінг). Шляхи зниження розпухання конструкційних матеріалів.
Тема 20. Радіаційна повзучість конструктивних елементів ЯЕУ. Явище радіаційного зростання. Структурно-фазові зміни (радіаційно-стимульована дифузія).
Методи та критерії оцінювання: • звіти з практичних робіт, усне опитування, (30%)
• підсумковий контроль (70 %, контрольний захід, екзамен): письмово-усна форма (70%)
Критерії оцінювання результатів навчання: Максимальна оцінка в балах:
Практичні заняття - 30
Семестровий контроль (письмова компонента) - 60
Семестровий контроль (усна компонента)- 10
Разом за дисципліну - 100
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: звіти про практику, поточний (усний і письмовий) контроль, письмовий та поєднаний з усною компонентою екзамен.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100-88 балів - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
Рекомендована література: 1. Погосов А.Ю., Дерев’янко О.В. Матеріали ядерної техніки : короткий курс. Одеса : Наука і техніка, 2015. – 216 с.
2. Павлович В. М. Фізика ядерних реакторів: навчальний посібник / В. М. Павлович ; НАН України, Ін-т проблем безпеки АЕС. - Чорнобиль (Київ. обл.) : Ін-т проблем безпеки АЕС, 2009. - 224 с.
3. Борисенко В.І. Динаміка ядерних реакторів [Текст] : навч. посіб. для аспірантів спеціальності 143 Атомна енергетика (ОНП Атомна енергетика). КПІ ім. Ігоря Сікорського. – Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021. – 166 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).