Master's Thesis

Influence of liner modelling on containment pressurization

Final Thesis 4 MB

Author of thesis: Bc. Karel Nečas

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Štěpán Foral, Ph.D.

Reviewer: Ing. Peter Mičian, Ph.D.

Abstract:

This thesis addresses the issue of simulating accident conditions in nuclear facilities. It describes the origins and development of nuclear facilities, as well as the associated importance and necessity of using computer codes. It also introduces various computer codes, with a focus on MELCOR. It presents the individual packages that are part of it. It mentions the Carolinas-Virginia Tube Reactor (CVTR) project and describes the tests that were performed. Last but not least, it focuses on modelling the liner anchoring system in the facility and studies the influence of this anchoring on the calculations.

Keywords:

Nuclear power plant, containment, computer codes, MELCOR, Carolinas-Virginia Tube Reactor, liner, containment behavior simulation

Date of defence

15.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student Karel Nečas seznámil komisi s výsledky své diplomové práce na Vliv modelování oblicovky na tlakování kontejnmentu. Své posudky následně přečetli vedoucí Ing. Foral a oponent Ing. Mičian. Student odpovídal na otázky oponenta správně a podrobně dovysvětlil problematiku. V následné rozpravě se zeptal prof. Toman, student reagoval pohotově.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electrical Power Engineering (MPC-EEN)

Composition of Committee

prof. Ing. Petr Toman, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Branislav Bátora, Ph.D. (člen)
Ing. Štěpán Foral, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Krbal, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Ptáček, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Štěpán Foral, Ph.D.

Diplomová práce odpovídá zadání v plném rozsahu, i když je ovšem zmínit, že směr diplomové práce byl po dohodě vedoucím práce mírně pozměněn. Poté, co bylo zjištěno, že změna v modelování oblicovky má minimální vliv na maximální hodnoty tlaku, byla pozornost zaměřena na teplotní parametry oblicovky, které jsou z hlediska vyhodnocování bezpečnosti neméně důležité.

Diplomová práce přináší nové poznatky v oblasti modelování zařízení CVTR. Provedené simulace zlepšují současný model ve firmě TES s.r.o. Dále experimentálně potvrzuje poznatek, že oblicovku je nutno v bezpečnostních analýzách modelovat reálně, protože modelování pomocí zjednodušeného přístupu vede k velkému nadhodnocování výsledkům a zmenšuje tedy možnost čerpat projektové rezervy. Získané poznatky tedy budou využity v metodice modelování reálných výrobních bloků JE v ČR.

Dále je nutno zmínit, že student prezentoval předběžné výsledky na mezinárodním setkání uživatelů kódu MELCOR (EMUG), které se letos konalo v Espoo ve Finsku. Prezentace proběhla online formou v anglickém jazyce.

Diplomová práce je strukturovaná logicky. Kapitoly v praktické části navazují na teoretickou část. Provedená práce je v jednotlivých kapitolách dobře zdokumentována.

Po formální stránce je text dobře čitelný, oceňuji zejména vlastní obrázky, které dobře dokumentují model, jeho nodalizaci a parametry. Prezentaci výsledků je sice nutno věnovat zvýšenou koncentraci při čtení, ale to je s ohledem na množství dosažených výsledků omluvitelné.

Student aktivně využíval možnosti konzultací. I přes počáteční nutnou pomoc s modelováním si osvojil dostatečné schopnosti pro samostatnou práci s kódem MELCOR. Oceňuji vlastní návrh přístupu k modelování verze modelu se vzduchovou mezerou a s aktuálními parametry ukotvení oblicovky.

Diplomovou práci hodnotím 94b a tedy stupněm A. Points proposed by supervisor: 94

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Peter Mičian, Ph.D.

Cieľom diplomovej práce autora Karla Nečase bolo zoznámiť sa s výpočtovým kódom MELCOR, modelom kontejnmentu zariadenia Carolinas-Virginia Tube Reactor (CVTR) a konštrukčným prevedením oblicovky kontejnmentu. Následne bolo cieľom analyzovať vykonané testy tlakovania kontejnmentu a určiť vplyv presnosti modelovania oblicovky na parametre v kontejnmente pri teste č. 3. Zadanie práce bolo splnené v plnom rozsahu. Hlavný prínos práce tkvie vo vytvorení a úprave modelu kotviaceho systému oblicovky, vykonaní citlivostnej štúdie a vyhodnotení vplyvu jednotlivých parametrov na výsledky simulácií.

Samotná práca je členená do 6 kapitol. V prvej kapitole autor oboznamuje čitateľa so základmi jadrovej energetiky, významom kontejnmentu a problematikou validácie a verifikácie výpočtových kódov. Kapitola obsahuje množstvo informácií, avšak časť textu je venovaná všeobecnej histórii jadrovej energetiky, objavu rádioaktivity, neutrónu alebo prvým jadrovým reaktorom, čo má iba obmedzenú súvislosť s riešenou problematikou. V druhej kapitole autor predstavuje výpočtové kódy používané pri analýzach havarijných stavov, podrobnejšie sa venuje kódu MELCOR a následne v tretej kapitole opisuje experimentálne zariadenie CVTR, jeho kontejnment a vykonané experimenty. Autor preukázal dobrú orientáciu v danej problematike a vhodným spôsobom vysvetľuje funkciu jednotlivých častí modelu aj experimentálneho zariadenia. Štvrtá kapitola sa venuje modelu CVTR vytvorenému v prostredí MELCOR. Kapitola však miestami pôsobí neprehľadne. Niektoré tabuľky a obrázky predchádzajú svojmu vysvetleniu v texte, podkapitola 4.5 je napísaná menej zrozumiteľne a niektoré tabuľky neprinášajú pridanú hodnotu. Napríklad tabuľka 4.4 obsahuje iba obmedzené informácie a jej význam je následne prakticky nahradený obsahom nasledujúcej tabuľky. Rozsiahlejšia tabuľka 4.7 by bola vhodnejšie zaradená do príloh. V práci sa tiež nachádzajú prípady, kedy popis tabuľky nezodpovedá jej obsahu.

Posledná kapitola predstavuje hlavný prínos diplomovej práce. Autor sa venuje modelovaniu kotviaceho systému oblicovky, úpravám tepelných štruktúr a vyhodnoteniu vplyvu jednotlivých parametrov na výsledky simulácií. Bola vykonaná citlivostná štúdia a analyzovaný vplyv vzduchovej medzery medzi oblicovkou a betónovou stenou. Výsledky sú vhodne spracované a doplnené grafickými výstupmi. Za menej vhodné považujem umiestnenie obrázku 5.8, ktorý tematicky súvisí skôr s kapitolou venujúcou sa vplyvu vzduchovej medzery. Niektoré ukážky vstupných súborov sú navyše veľmi podobné a neprinášajú čitateľovi nové poznatky.

Z práce je patrné, že autor venoval riešeniu značné množstvo úsilia a problematike rozumie. Zvolená problematika je prínosná z pohľadu spresňovania modelovania kontejnmentu. Prínos práce však čiastočne znižujú formálne nedostatky. Medzi ne patria opakujúce sa informácie, nevhodné členenie niektorých podkapitol, nevhodné umiestnenie obrázkov a tabuliek, preklepy, chýbajúce slová a ďalšie jazykové nepresnosti. Celkovo je v práci použitých 27 zdrojov, ktoré sú vhodne vybraté a správne citované.

S ohľadom na vyššie uvedené skutočnosti túto prácu doporučujem k obhajobe a hodnotím ju B/87 bodov. Topics for thesis defence:
  1. Vo štvrtej kapitole uvádzate úpravy materiálových vlastností pre materiály Concrete a Carbon Steel, pričom sa v pôvodnom modeli objavujú hodnoty hustoty 1 kg/m výrazne odlišné hodnoty mernej tepelnej kapacity. Vysvetlite dôvod týchto pôvodných hodnôt. Jednalo sa o predvolenú hodnotu modelu, zjednodušenie alebo iný prístup?
  2. V tabuľke 4.2 sú tokové spoje s označením 22 až 31 vždy definované vo dvojiciach medzi rovnakými kontrolnými objemami. Vysvetlite dôvod použitia dvojice tokových spojok medzi rovnakými objemami a aký význam má toto riešenie pre výpočtový model.
  3. V kapitole 5.5 porovnávate výsledky simulácií s experimentálnymi dátami získanými z termočlánkov. Experimentálne dáta sú však dostupné približne iba do času 200 s. Vysvetlite dôvod tejto skutočnosti.
Points proposed by reviewer: 87

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová