Bachelor's Thesis

Computational Analysis of the VVER-440 Nuclear Reactor

Final Thesis 5.45 MB

Author of thesis: Bc. Adrián Čarný

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Pavel Máca

Reviewer: Ing. Jitka Vojáčková

Abstract:

This bachelor’s thesis deals with the VVER-440 nuclear reactor. The main goal of this work was to get to know the VVER-440 nuclear reactor theoretically, to describe the development of fuel and the fuel cycle for the Dukovany Nuclear Power Plant.
Using the MOBY-DICK code, this thesis focuses on the simulation of three operational states. The following scenarios were analyzed: an increase in reactor power, a change in inlet coolant temperature, and a combination of temperature and power variations during stretchout operation. For each scenario, the change in campaign length and fuel burnup were monitored.

Keywords:

VVER-440, Dukovany Nuclear Power Plant, nuclear fuel, MOBY-DICK, fuel cycle, core

Date of defence

17.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student představil výsledky svojí bakalářské práce. Předseda komise prof. Drápela vyzval vedoucího práce, aby komisi seznámil s posudky vedoucího a oponenta závěrečné práce. Po seznámení s posudky, vedoucí práce Ing. Máca seznámil studenta s otázkami oponenta. Student na ně samostatně odpověděl s využitím vlastní přípravy v prezentaci. Po zodpovězení otázek oponenta předseda vyzval komisi, aby položili doplňující otázky. Doktor Radil položil otázku ohledně formálních záležitostí práce a dále otázku ohledně použitých materiálů v reaktoru. Doc. Topolánek se otázal na okrajové podmínky vybraného grafu v prezentaci. Student pohotově reagoval a odpověděl.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Power Electrical and Electronic Engineering (BPC-SEE)

Composition of Committee

prof. Ing. Jiří Drápela, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. David Topolánek, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Lukáš Radil, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Vojtek, Ph.D. (člen)
Ing. Václav Vyčítal, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Vladimír Král, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Pavel Máca

Student Adrián Čarný zpracoval bakalářskou práci zaměřenou na výpočetní analýzu jaderného reaktoru VVER-440 s využitím makrokódu MOBY-DICK, který je standardním nástrojem pro analýzu aktivní zóny v Jaderné elektrárně Dukovany. Jedná se o téma prakticky relevantní pro provoz tuzemských bloků, neboť optimalizace palivového cyklu, prodlužování kampaní a provoz na tepelných a výkonových efektech (stretch-out) přímo souvisí s ekonomikou a flexibilitou provozu elektrárny. Úkolem studenta bylo seznámit se s reaktorem VVER-440, popsat vývoj paliva a palivového cyklu EDU, osvojit si program MOBY-DICK a provést analýzu aktivní zóny. Cíle zadání považuji za splněné tak, jak bylo požadováno vedoucím práce.
Student pracoval po většinu času samostatně, k řešení přistupoval se zájmem a aktivně využíval konzultací. V teoretické části se seznámil s principy regulace výkonu, jednotlivými provozními stavy během kampaně a s palivovým cyklem od těžby uranu po uskladnění vyhořelého paliva. Rešeršní část je zpracována solidně, byť by místy mohla být o něco přehlednější a lépe uspořádaná. V praktické části si student osvojil práci se vstupními a výstupními soubory kódu MOBY-DICK i s programem MapView a provedl řadu simulací (navýšení výkonu, změna teploty vstupní vody a kombinovaný provoz na efektech). Jako vedoucí ovšem vidím drobný nedostatek v logickém uspořádání některých částí práce a zejména v tom, že úvahy studenta o tom, kam přesně práci zaměřit, byly v průběhu řešení místy příliš rozptýlené a ne vždy se primárně držely původního tématu. Sjednocení a jasnější vymezení směru bylo proto třeba na konzultacích opakovaně dolaďovat. Tento aspekt se částečně promítl i do výsledného textu, který by si na některých místech zasloužil pevnější strukturu a důslednější návaznost.
Naopak kladně hodnotím provedené analýzy provozu na efektech při různých délkách stretch-outu, včetně sledování vlivu na následující kampaň, a oceňuji, jak si student s touto metodicky náročnější úlohou v prostředí kódu poradil. Za jistou rezervu práce považuji, že se student neprovedl více analýz a že výsledky jednotlivých simulací nezhodnotil podrobněji a více do hloubky. Tyto výhrady ovšem nesnižují skutečnost, že student prokázal schopnost pracovat s komerčně používaným makrokódem a že zpracování praktické části odpovídá úrovni bakalářské práce.
Předloženou práci doporučuji k obhajobě a s ohledem na splnění zadání, samostatný a iniciativní přístup studenta i na uvedené nedostatky v rozsahu a hloubce zpracování navrhuji hodnocení stupněm B, 80 bodů. Points proposed by supervisor: 80

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Jitka Vojáčková

Bakalářská práce se zabývá velmi zajímavým a aktuálním tématem – analýzou paliva reaktoru VVER-440 při změně výkonu se zaměřením na tepelné a výkonové efekty reaktivity. Hlavním výstupem práce je porovnání vyhoření vybraných palivových kazet v průběhu až pěti palivových kampaní. Z provedené analýzy vyplývá, že nezanedbatelným parametrem výpočtu je nejen výběr analyzované palivové kazety, ale také délka jejího pobytu v aktivní zóně, tedy rozdíl mezi čerstvým a již dříve zavezeným palivem. Tyto poznatky považuji za přínosné a hodnotím je kladně.
V tabulce 4.1 však pravděpodobně došlo k záměně výsledků výpočtů pro jednotlivé hladiny výkonu reaktoru. Stejně tak se domnívám, že v interpretaci výsledků simulací prezentovaných na obr. 4.3–4.7 došlo k určitým nepřesnostem. Pro úplnost by bylo vhodné doplnit do tabulky v příloze A také známé hodnoty pro palivo PK3+. Některé prezentované výsledky by si rovněž zasloužily podrobnější diskusi.
Student splnil všechny body zadání. Je však třeba podotknout, že první bod zadání mohl být zpracován ve větším rozsahu. Práce je místy psána poněkud chaoticky a jednotlivé kapitoly na sebe ne vždy logicky navazují. Kapitolu Cíle práce by bylo vhodnější začlenit do úvodní části práce. V textu se navíc objevuje několik stylisticky neobratných či nepřesných formulací, například „Reaktor EDU je prevádzkovaný v kampaní“ nebo „Vzniknuté neutróny predstavujú priemerný počet vzniknutých neutrónov“. Na straně 21 je chybně uveden odkaz na obrázek 2.2. Rozsah použité literatury odpovídá charakteru bakalářské práce, avšak způsob citování považuji v některých částech za slabší. V literatuře [1], je chybně uveden autor dvakrát. Za nevhodné rovněž považuji používání formulace „pozri“ v odborném textu.
Přes uvedené připomínky hodnotím práci jako zdařilou. Student prokázal schopnost pracovat s odbornou problematikou a dospěl k zajímavým závěrům. Práci proto hodnotím 72 body, což odpovídá klasifikačnímu stupni C. Topics for thesis defence:
  1. Popište nastavení parametrů vstupního souboru použitého pro analýzu uvedenou na str. 35 a zdůvodněte volbu jednotlivých parametrů.
  2. Vysvětlete náhlou změnu průběhu křivek v závěru grafů na obr. 4.3–4.7.
  3. V tabulce 4.1 uvádíte, že při provozu reaktoru na výkonu 104 % dochází k nižšímu vyhoření paliva než při provozu na jmenovitém výkonu 100 %. Zdůvodněte tento výsledek.
Points proposed by reviewer: 72

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová