Uniwersytet Jagielloński w Krakowie - Punkt LogowaniaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Energia jądrowa: fakty i mity (w.fakultat.)

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: WFAIS.IF-Y244.0 Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Energia jądrowa: fakty i mity (w.fakultat.)
Jednostka: Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej
Grupy: Fizyka, - semestr letni- kursy fakultatywne dla WFAIS
Punkty ECTS i inne: 3.00
zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: polski

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2018/2019" (zakończony)

Okres: 2019-02-23 - 2019-06-14
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Kazimierz Bodek
Prowadzący grup: Kazimierz Bodek
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Ocena wliczana do średniej:

tak

Wymagania wstępne:

Wiedza z matematyki i fizyki na poziomie maturalnym

Forma i warunki zaliczenia:

Zaliczenie wykładu otrzymuje się na podstawie pisemnego testu, który będzie przeprowadzony na ostatnim wykładzie. Osoby, które zdecy­dują się na egzamin ustny, testu pisać nie muszą. Za zdanie egzaminu ustnego otrzymuje się dodatkowy punkt ECTS.

Metody sprawdzania i kryteria oceny efektów kształcenia uzyskanych przez studentów:

Zaliczenie wykładu otrzymuje się na podstawie pisemnego testu, który będzie przeprowadzony na ostatnim wykładzie. Osoby, które zdecy­dują się na egzamin ustny, testu pisać nie muszą. Za zdanie egzaminu ustnego otrzymuje się dodatkowy punkt ECTS.

Metody dydaktyczne - słownik:

Metody podające - wykład informacyjny

Metody dydaktyczne:

Klasyczny wykład wspomagany wyświetlaniem slajdów utworzonych przy pomocy narzędzia PowerPoint.

Bilans punktów ECTS:

3

Wymiar, zasady i forma odbywania praktyk:

Nie dotyczy

Skrócony opis:

Rozszczepienie jąder atomowych, jako źródło ekologicznie czystej i ekonomicznie uzasadnionej energii, budzi o dawna emocje podsycane umiejętnie przez wpływowe grupy nacisku. Przefiltrowane przez stroniących od elementarnej wiedzy ścisłej i technicznej przedstawicieli mass-mediów informacje zawierają wiele mitów i zwykłej nieprawdy. Ostatnio stało się jasne, że w naszym kraju, chociaż „na węglu stoi”, nie uciekniemy od poważnej, choć o trzy dekady spóźnionej dysputy o konieczności racjonalnego i możliwie szybkiego zainstalowania mocy energetycznych, wykorzystujących paliwo jądrowe. Moim pragnieniem jest, żeby studenci kończący fizykę na Uniwersytecie Jagiellońskim posiadali niezbędną wiedzę, aby tej dyspucie nie przysłuchiwać się z pozycji ignoranta.

Na wykładzie omówione będą sposoby wytwarzania energii w najnowszych generacjach reaktorów jądrowych, aspekty ich bezpieczeństwa i gospodarki odpadami oraz zasobów energetycznych paliwa jądrowego - na tle forsowanych przez ostatnie dziesięciolecia tzw. „alternatywnych źródeł energii”. Pewna uwaga będzie poświęcona tzw. „wzmacniaczom energii” oraz fuzji jądrowej jako perspektywicznego, praktycznie niewyczerpywalnego źródła czystej energii na Ziemi.

Wykład przeznaczony jest dla studentów fizyki, począwszy od II roku - bez ograniczenia specjalizacji. Studenci innych kierunków (np. Biofizyka, Informatyka Stosowana) też mogą znaleźć na tym wykładzie uzupełnienie swojej wiedzy z problematyki kluczowej dla rozwoju cywilizacji. Do wykładu będzie dostarczany konspekt w formie elektronicznej (pliki typu .pdf ).

Pełny opis:

Zakres tematów:

1. Wprowadzenie

a. Konsumpcja energii elektrycznej a rozwój cywilizacyjny

b. Rezerwy paliw kopalnych na Ziemi

c. Alternatywne źródła energii „odnawialnej”

2. Energetyka przemian jądrowych i rozpadów promieniotwórczych

a. Energia wiązania jąder atomowych, defekt masy

b. Model kroplowy Weizsäckera, półempiryczny wzór na masę, nasycenie sił jądrowych

c. Rozpady promieniotwórcze jąder atomowych: rozpad gamma, rozpad beta, emisja nukleonów, emisja lekkich jąder

3. Rozszczepienie jąder atomowych

a. Teoria rozszczepienia

b. Właściwości rozszczepienia 235U

c. Łańcuch rozpadów fragmentów rozszczepienia

d. Transuranowce i nuklidy superciężkie

4. Transport neutronów

a. Teoria transportu Boltzmanna w zastosowaniu do neutronów

b. Relacja ciągłości

c. Dyfuzja neutronów w ośrodku

d. Moderacja neutronów

5. Reaktory jądrowe

a. Rodzaje reaktorów jądrowych

b. Paliwo w reaktorach jądrowych

c. Trochę historii…

d. Ekonomia neutronów w reaktorze termicznym

e. Cykl neutronów w reaktorze termicznym 235U-238U

f. Reaktor o symetrii cylindrycznej

g. Sterowanie reaktorem – neutrony opóźnione

6. Jądrowe reaktory energetyczne

a. Klasyfikacja reaktorów energetycznych

b. Reaktory lekko-wodne: ciśnieniowy (PWR) oraz wrzący (BWR)

c. Reaktory kanałowe wodno-grafitowe (RBMK)

d. Reaktory chłodzone gazem

e. Reaktory wysokotemperaturowe

f. Reaktory ciężkowodne kanałowe

g. Reaktory prędkie

h. Reaktory jądrowe z paliwem torowym

7. Cykl paliwowy

a. Właściwości uranu

b. Zasoby uranu na świecie

c. Uran a organizmy żywe

d. Wytwarzanie paliwa jądrowego

e. Procesy związane z „wypalaniem” paliwa jądrowego

f. System barier bezpieczeństwa

8. Porównanie elektrowni jądrowej i konwencjonalnej (węglowej)

a. Podobieństwa i różnice

b. Sprawność i wskaźnik powierzchni

c. Porównanie elektrowni Opole (węglowej) i Beznau (jądrowej)

9. Reaktory jądrowe IV generacji („Gen IV”)

a. Etapy rozwoju technologii reaktorowej

b. Cele projektu „IV Generacja Systemów Energii Jądrowej

c. Wstępny wybór obiecujących rozwiązań

d. Główne zadania systemów Gen IV

10. Wpływ elektrowni jądrowej na otoczenie

a. W czasie normalnej eksploatacji

b. Zagrożenia podczas awarii

c. Likwidacja elektrowni jądrowej

11. Awarie w elektrowniach jądrowych

a. Windscale (GB, 1957)

b. Three Mile Island (USA, 1979)

c. Czarnobyl (ZSSR, 1986)

d. Fukushima (Japonia, 2011)

e. Incydent w Toikomura (Japonia, 1999)

12. Transmutacja jądrowa i systemy ADS

a. Toksyczność odpadów z reaktorów lekko-wodnych (LWR) i główne czynniki ryzyka

b. Procesy wywołujące transmutację

c. Transmutacja transuranowców

d. Transmutacja produktów rozszczepienia

e. Spallacja jądrowa jasko źródło silnych strumieni neutronów

f. Reaktory podkrytyczne ADS

13. Kontrolowana synteza jądrowa

a. Samopodtrzymująca się fuzja jądrowa

b. Temperatura zapłonu plazmy

c. Kryterium Lawsona

d. Relaksacja Coulombowska

e. Joint European Torus (JET)

f. International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER)

14. Zimna fuzja jądrowa

a. Proces elektrochemiczny Pd/D2 (?)

b. “Bubble fusion” (?)

c. Fuzja piroelektryczna

d. Fuzja katalizowana mionami

Literatura:

1. Grzegorz Jezierski, „Energia jądrowa wczoraj i dziś”, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, 2014

2. Andrzej Hrynkiewicz, „Energia. Wyzwanie XXI wieku”, Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, 2002

3. J.S. Lilley: „Nuclear Physics”, J. Wiley, 2013

4. J. Byrne: „Neutrons, Nuclei and Matter”, Inst. of Phys. Pub., 1994

5. Weston M. Stancey, “Nuclear Reactor Physics” 2nd edition, Willey-VCH Verlag GmbH, ISBN-13: 978-3527406791

6. http://www.world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/introduction/physics-of-nuclear-energy.aspx

7. http://www.world-nuclear.org/information-library/current-and-future-generation/outline-history-of-nuclear-energy.aspx

8. http://nuclearinfo.net/Nuclearpower/OneCompletePage

9. http://www.janleenkloosterman.nl/reports/ap3341.pdf

10. http://www.world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/nuclear-power-reactors/nuclear-power-reactors.aspx

Uwagi:

Termin wykładu jest do negocjacji i będzie ustalony w porozumieniu z osobami zapisanymi na ten kurs.

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Jagielloński w Krakowie.