Матеріали атомної енергетики
Спеціальність: Прикладне матеріалознавство
Код дисципліни: 6.G8.03.E.055
Кількість кредитів: 5.50
Кафедра: Матеріалознавство та інженерія матеріалів
Лектор: Зоя Дурягіна
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: Результати навчання даної дисципліни деталізують такі програмні результати навчання:
знання:
- здатність продемонструвати знання основ професійно-орієнтованих дисциплін спеціальності в області атомної, нейтронної та ядерної фізики; теорії тепломасообміну; теорії гідрогазодинаміки, теорії динамічних машин; теорії ядерних реакторів; процесів виробництва, перетворення і транспортування теплової та електричної енергії; основ термодинаміки, електротехніки, індивідуального захисту від іонізуючого випромінювання, автоматизації та інформаційних технологій аналізу систем ефективного енерговикористання;
- здатність продемонструвати розуміння впливу технічних рішень в суспільному, економічному, соціальному і екологічному контексті.
уміння:
- застосовувати знання технічних характеристик, конструкційних особливостей, призначення і правил експлуатації устаткування та обладнання для вирішення технічних задач спеціальності;
- здійснювати пошук інформації в різних джерелах для розв’язання задач спеціальності;
- ефективно працювати як індивідуально, так і у складі команди.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Фізика
Теплообмінні апарати АЕС
Теорія ядерних реакторів
Захист від іонізуючого випромінювання
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: Діагностика знань студентів здійснюється за допомогою усного опитування на лекційних та практичних заняттях.
Критерії оцінювання результатів навчання: 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.
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: http://www.lp.edu.ua
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).