Bachelor's Thesis

Small modular reactors

Final Thesis 5.51 MB Appendix 455.81 kB

Author of thesis: Jakub Václavík

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Petr Kracík, Ph.D.

Reviewer: Ing. Roman Svoboda

Abstract:

This bachelor’s thesis deals with an overview of small modular reactor technologies and the design of a recuperative heat exchanger with phase change. The first part of the thesis provides an overview of III/III+ and IV generation small modular reactor technologies. Acomparison of the SMART and Rolls-Royce SMR-300 reactors concludes the first part. The second part provides a more detailed description of heat exchangers and their classification. Furthermore, a calculation and conceptual design of a recuperative heat exchanger with phase change from gas to liquid state is carried out. The design includes calculation of the thermal output of the heat exchanger, calculation of component dimensions, and both thermal and hydraulic analysis. Assembly drawing documentation of the heat exchanger is created and included in the appendix of the thesis

Keywords:

Small modular ractor, GEN IV, heat exchanger, thermal analysis

Date of defence

17.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student odprezentoval obsah své diplomové práce. Otázky oponenta byly zodpovězeny. V průběhu obhajoby byly položeny následující doplňující otázky. Pan docent Baláš se dotazuje k uspořádání trubek a ke stékaní kondenzátu po trubkách. Řekl jste "směšovací výměníky se vyznačují velkými rozměry", kde berete tento fakt? Tlakové ztráty 0,28 % - co to je za tlakové ztráty? Ty jsou většinou v Pascalech. Student na dotazy částečně odpovídá. Pan doktor Lachman se dotazuje k reaktorům IV. generace, jaké mají výhodu reaktory chlazené kovem nebo solí? Student částečně odpovídá. Pan doktor Toman se dotazuje k chlazenému rychlému reaktoru se sodíkem, jaké tam mohou vzniknout problémy? A problémy spojené s olovem? Student dotazy zodpověděl. Vy jste měl dva tyty reaktorů, který se staví v ČR a tušíte proč? Student dotaz zodpovídá.

Language of thesis

Slovak

Faculty

Department

Study programme

Fundamentals of Mechanical Engineering (B-ZSI-P)

Specialization

Fundamentals of Mechanical Engineering (STI)

Composition of Committee

doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D. (předseda)
Ing. Petr Kracík, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Jakub Lachman, Ph.D. (člen)
Ing. Filip Toman, Ph.D. (člen)
Ing. Libor Kudela, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Petr Kracík, Ph.D.

Předložená bakalářská práce se zabývá návrhem nízkotlakého regeneračního výměníku pro sekundární okruh MMR. V úvodu práce je stručná rešerše o MMR III. generace a reaktorech IV. generace. Rešeršní část práce obsahuje nepřesnosti či zavádějící informace. Hlavní část práce se zabývá tepelně hydraulickým návrhem NTO pro zadané parametry. Student postupoval při návrhu podle doporučených metodik a provedl optimalizaci s ohledem na vybraná kritéria. Součástí závěrečné práce je i ideový výkres navrženého výměníku se základními rozměry.

Při zpracování práce student projevil zájem o danou problematiku, prokázal schopnost samostatného řešení zadaného úkolu a dokázal dobře zhodnotit získané výsledky. Práce splnila zadání v celém rozsahu, doporučuji ji k obhajobě a hodnotím známkou velmi dobře / B.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment B
Working process, extent and suitability of applied methods B
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory B
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic B

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Roman Svoboda

Bakalářská práce se zabývá popisem a porovnáním různých koncepcí malých modulárních reaktorů. První část je věnována historii a vývoji malých modulárních reaktorů. Hlavní část práce je zaměřena zejména na reaktory III. a IV. generace a následné porovnání dvou vybraných reaktorů. Část věnující se reaktorům III. generace je zpracována obstojně, bez zásadnějších nedostatků.

V navazující rešerši reaktorů IV. generace jsou hlavní typy této třídy zpracovány v uspokojivém rozsahu i hloubce. Autorovi se však bohužel nepodařilo vyvarovat četných pochybení, což je charakteristický rys i pro následující kapitolu porovnání dvou vybraných MMR, a to jak v nedostatečném uchopení některých dílčích problémů, tak v používání řady zavádějících tvrzení a vzájemně si odporujících informací, které v některých případech lze rozpoznat i bez hlubší znalosti problematiky. Obecně lze konstatovat, že rešeršní část neprošla revizí, o čemž svědčí stylistické a grafické nedostatky, logické nesrovnalosti v textu, a dokonce opakovaný výskyt totožných vět či částí odstavců. Tuto část kvůli celé řadě zmíněných nedostatků považuji za nejslabší z celé práce.

V poslední části se práce zabývá návrhem svazkového kondenzátoru. Ve struktuře výpočtu působí nevhodně zařazení tepelné bilance až do poloviny výpočtu, přestože s jejími výsledky autor operuje již v předchozích krocích, na kterých není nijak závislá. Místy se ve výpočtu vyskytují nesprávná dosazení, pravděpodobně jen díky nedbalostí při přepisu. Výpočet součinitele přestupu tepla na straně chladiva je zpracován obstojně, s výjimkou změny indexů oproti předchozím výpočtům. Výpočet na kondenzační straně je však mírně problematičtější.V použitém postupu není zohledněna proměnlivost počtu nad sebou umístěných trubek v jednotlivých částech průřezu výměníku, přestože tento faktor explicitně vystupuje v použitém vztahu. Ve výpočtu by bylo dále vhodné provést korekce součinitele přestupu tepla pro opřepážkovaný mezitrubkový prostor.

Výkresová dokumentace je zpracována na solidní úrovni a jeho obsahová i grafická úroveň přispívá ke zvýšení kvality celé práce. V některých konstrukčních detailech by bylo možné vést diskusi nad vhodností zvoleného řešení. Vzhledem k tomu, že práce neřeší detailní konstrukční návrh a výkres slouží především ke koncepčnímu znázornění navrženého zařízení, nepovažuji tyto aspekty za významné aby omezily kvality předložené práce.

I přes uvedené výhrady považuji úroveň práce za obstojnou. Předloženou bakalářskou práci doporučuji k obhajobě a navrhuji její hodnocení stupněm dobře / C.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment B
Working process, extent and suitability of applied methods B
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions B
Applicability of results in practice or theory C
Logical arrangement of thesis and its layout C
Grafic layout, used style and language level C
Work with used sources including quotations B
Topics for thesis defence:
  1. Proč je podle vašeho tvrzení pro malé modulární reaktory potřeba vyšší obohacení paliva? Vámi porovnávané reaktory přitom pracují právě s takovým obohacením, které v rešeršní části označujete za nedostatečné.
  2. Proč má reaktor typu BWR vysoký záporný koeficient reaktivity?
  3. Odkud byly převzaty součinitele místních tlakových ztrát a jakým způsobem byly stanoveny? Byl ve výpočtu zohledněn proměnlivý poloměr ohybu trubek?
  4. Jaké jsou odlišnosti ve vašem případě a ději, pro který je vztah stanovení součinitele přestupu tepla na kondenzační straně navrhnut?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová