HORÁK, O. Návrh zdroje elektřiny a tepla na bázi malého modulárního reaktoru [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2025.

Posudek vedoucího

Milčák, Pavel

Předložená závěrečná práce měla být zaměřena na návrh zdroje elektřiny a tepla na bázi malého modulárního reaktoru (SMR). Nakonec se práce tématicky zjednodušila pouze na výrobu elektřiny. Práce měla vytyčeny čtyři cíle. Poslední cíl byl splněn pouze částečně, hydraulicky výpočet zcela chybí. A to přesto, že byl konzultován. K práci mám tyto závažné výtky:  Prakticky celá kapitola 1 je autoplagiátem práce: HORÁK, Ondřej. Perspektivy budoucího vývoje jaderné energetiky v České republice a ve světě [online]. Brno, 2023 [cit. 2023-02-07]. Dostupné z: https://www.vutbr.cz/studenti/zav-prace/detail/148583. Bakalářská práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojníhoinženýrství, Energetický ústav. Vedoucí práce Ing. Pavel Milčák. Kapitola 2 je odborně velmi slabá, jedná se spíše o souhrn encyklopedických údajů, dílčích odborných údajů a compilátu artificial intelligence (AI). V kapitole 2 například postrádám dále vybraný typ reaktoru CR-100 a zdůvodnění jeho volby vůči ostatním typům SMR. Koncepční část práce byla navržena, za významné asistence vedoucího práce a dalšího konzultanta z pracoviště, s částečnou optimalizací schématu. Při vlastních výpočtech se student nevyhnul řadě základních termodynamických pochybení, které pramení s velmi špatné orientace studenta v dané problematice. Například zadávání parametrů na mezních křivkách v závislosti na teplotě a tlaku, což ve finále znamená kolizi termodynamických vlastností. Po formální a grafické stránce je práce opět velmi slabá, vyskytují se části textu zarovnané do bloku a části textu bez zarovnání. Spojky by se neměly vyskytovat na konci řádků, chybí tzv. tvrdé mezery. Seznamy symbolů a zkratek je vhodné řadit abecedně. V práci je celkem 306 rovnic, ale v textu není ani jeden odkaz na rovnici, což velmi znesnadňuje orientaci v textu. Celkově je práce velmi podprůměrných inženýrským dílem, s jehož faktickým řešením začal student poměrně pozdě. Diplomovou práci doporučuji k obhajobě a hodnotím známkou dostatečně/E.

Posudek oponenta

Kracík, Petr

Předložená diplomová práce se zabývá návrhem sekundárního okruhu pro malý modulární reaktor CR-100 a základním návrhem regeneračních výměníků. V úvodní rešeršní části práce je stručně popsána historie jaderné energetiky a malé modulární reaktory. V této části práce byla použita jako zdroj AI bez uvedení promptu a není také jasné ověření těchto informací. Práce s další uvedenou literatur je také značně pochybná. Z toho důvodu je významně sníženo dílčí hodnocení „Práce s literaturou včetně citací“. Stěžejní částí práce podle Zadání je koncepční návrh blokového schématu a určení parametrů v jeho uzlových bodech. V kapitole 3.1 je uvedeno koncepční schéma, které je následně řešeno. Mám k němu dvě zásadní výhrady: 1) Práce se jmenuje „Návrh zdroje elektřiny a tepla na bázi …“. Ovšem s vyvedením tepla není v rámci tepelného schématu uvažováno. 2) Není koncepčně popsán princip volby výběru dílčích technologií před jejich následným návrhem. Například proč dvoustupňový přihřívák, proč VT a NT díl turbíny ve formě diabolo (student na straně 42 milně uvádí termín „dvouproudá turbína“), o čemž lze při tak malém výkonu TG minimálně u VT části pochybovat i s ohledem na výslednou konstrukci (cenu) soustrojí, a podobně. V rámci řešení tepelného schématu student řadu parametrů odhadl, či odvodil podle doporučené literatury. Přitom se však dopustil řady chyb a omylů. Namátkou: 1) Ohřátí v jednotlivých NTO by mělo být voleno tak, aby bylo nevyšší v prvním NTO ve směru proudění regenerovaného kondenzátu a v následujících NTO ohřátí případně klesá, přičemž nejnižší ohřátí je v nebližším NTO u NN. Díky tomu se efektivněji využije pára v PT, která díky tomu bude mít vyšší výkon a kratší poslední stupně. Student to má opačně. 2) Pro regeneraci kondenzátu bylo určeno 5× NTO. Pro potřebné ohřátí jsou však dostačující 4 ks při zvýšení teplotního rozdílu mezi kondenzátem vstupujícím do NN a teplotou odplynění v NN. Dle doporučené literatury stačí upravit rozdíl o 3,4 °C a to stále v doporučených mezích. 3) Str. 35: cit. „Na první nízkotlaký ohřívák NTO1 připadá sedmý odběr z turbíny a jeho teplota se vypočítá jako:“ Rovnice 50 až 53. Nejedná se však o teplotu páry, ale kondenzační teplotu páry ve výměníku, která v případě mokré páry bude shodná. Obdobně na straně 40 u VTO (rovnice 107 a 108). Teplota odběrové páry má ve výsledku vyjít z odhadu termodynamické účinnosti dané části PT, o kterou se student následně také pokouší. 4) Str. 37: Student má zadaný tlak v NN, ze kterého následně odvozuje tlakovou ztrátu v přívodním parním potrubí. Teprve poté k tomu přičte tlakovou rezervu pro „lepší odplynění“, což je obrácený postup. Výslednou „Příslušná teplota v třetím díle turbíny po expanzi:“ opět určuje mylně ze suchosti 1, tj. uvažuje bez ohledu na termodynamickou účinnost PT sytou páru. 5) Rovnice 85: na sání čerpadla je uvažována sytá kapalina, takže způsob odvození entalpie tímto způsobem není možný. 6) Na straně 42 uvažuje student tlakovou ztrátu v „hlavní uzavírací armatuře, spouštěcím ventilu a regulačních ventilech“. Ovšem u tohoto typu turbín nejsou regulační ventily a první stupeň má již totální ostřik. Navíc student uvažuje VT díl ve formě diabolo. Mimo to zvolená hodnota není podložena zdrojem a ani úvahou. 7) Stav páry před prvním stupněm PT na straně 42. Škrcení je izoentalpický děj. Tj. Entalpie páry před prvním stupněm je shodná s entalpií před PT. Ztrátu tepla v této části student neuvažoval, a navíc je běžně limitně nulová. Takže rovnice 124 a 125 v závislosti na suchosti, jsou špatně. Ve výsledku je hodnota v rci. 126 také špatně. 8) Na straně 34 si student defacto zvolil teplotu na výstupu z NTO5 (rce. 35), z čehož vychází i optimální kondenzační tlak ve výměníku, resp. tlak na výstupu z VT dílu. K tomu dále uvažuje na straně 43 v rovnici 127 na suchost 0,85 (proč zrovna tato hodnota?) a cituji „Uvažuje se nedokonalá turbína, a proto je potřeba si zvolit účinnost, s kterou se bude vysokotlaký díl počítat. Tato účinnost byla zvolena:“ ve výši 0,85 (proč, když celý VT díl pracuje v oblasti mokré páry?). Z této přeurčené úlohy student hledá pomocí rovnic 129 až 131 novou entalpii, resp. tlak na výstupu z VT dílu. Po jejím nalezení student určuje novou teplotu mokré páry a tlak v NTO5, přičemž si volí novou relativní tlakovou ztrátu (na základě čeho, když dříve využíval rovnici 59 atd.?). Ve výsledku je mimo jiné teplota kondenzátu přiváděného do NN vyšší než doporučená s ohledem na zadaný tlak odplynění. 9) Rovnice 138: škrcení je izoentalpický děj, takže řešená entalpie páry na vstupu do NTO5 je stejná jako v odběru, nikoliv při uvažované konstantní suchosti. 10) obdobně rovnice 146, 153, 161 … . 11) V rámci schématu student řeší dvoustupňový přihřívák, přičemž ohřátí páry je 54,3 °C a 55,0 °C. Pro první stupeň je využita pára z prvního odběru PT. Výsledné koncové rozdíly jsou cca 32,9 °C a 6,8 °C. Z tohoto pohledu je značný prostor pro optimalizaci. Předcházející výčet 11 bodů není úplný. Je z něj však patrné, že se jedná o výhrady i principiálního charakteru, díky kterým doporučuji celý výpočet přepracovat. Mimo to bych v rámci koncepčního návrhu očekával variantní řešení, parametrickou studii vybraných parametrů a podobně s cílem maximalizovat účinnost, výkon TG, nebo jiný zvolený parametr. Student na straně 59 pouze překládá výsledný výkon a účinnost, u kterých není jasné, zda jsou optimální / maximální, či nikoliv. V závěrečné časti práce student provedl tepelný výpočet regeneračních ohříváků. Podle Zadání měl však provést i hydraulický výpočet, resp. vypočítat tlakové ztráty, které v práci úplně chybí. Tepelný výpočet (návrh výměníku) si student zjednodušil tím, že uvažoval pouze kondenzační část. Lze ocenit, že se student snažil sjednotit geometrii trubkovnice pro všechny regenerační výměníky, ale již zvolený průměr je nejen relativně malý, ale i atypický, stejně jako zvolená tloušťka stěny. Při volbě postrádám volený parametr zanesení apod. Nad to se domnívám, že pro VTO je zvolená dimenze přinejmenším na hraně, ale spíše nevhodná. Výsledky návrhu jednotlivých ohříváků jsou pouze v tabulkách, ale zcela chybí základní obrázky geometrie s vyznačením řešených rozměrů a alespoň ideový výkres jednotlivých ohříváků se základními konstrukčními prvky a rozměry. Na základě výše uvedeného předloženou diplomovou práci nedoporučuji k obhajobě a hodnotím známkou nevyhovující / F.

eVSKP id 165334