Master's Thesis

Steam generator design for a new nuclear power plant

Final Thesis 7.91 MB Appendix 3.86 MB

Author of thesis: Bc. Patrik Pondělek

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Pavel Milčák, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D.

Abstract:

This master’s thesis deals with the conceptual design of a steam generator for a new nuclear power source based on the reference APR1000 technology. The thesis focuses on the thermal calculation of the steam generator, the design of the heat transfer tube bundle, the determination of the basic geometrical parameters of the equipment, the structural design of selected steam generator components, and the hydraulic assessment of pressure losses on both the primary
and secondary sides. The calculations are based on a simplified thermodynamic model
and the operating parameters of the reference source. The design utilizes relations for heat transfer, fluid flow, and the mechanical design of pressure-retaining components according
to the ASME Boiler and Pressure Vessel Code. Based on the performed calculations,
a conceptual drawing of the steam generator is subsequently developed. The result of the thesis is a conceptual design of a vertical U-tube steam generator corresponding to the basic operating parameters of the considered nuclear power source. The proposed design represents an initial technical basis suitable for subsequent detailed structural design, calculations, and simulation analyses.

Keywords:

Steam generator, APR1000, pressurized water reactor, heat transfer tube bundle, ASME BPVC

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student odprezentoval obsah své diplomové práce. Otázky oponenta byly zodpovězeny. V průběhu obhajoby byly položeny tyto doplňující otázky: Jaký je limit vzestupné páry u cyklonového separátoru a jaké je jeho porovnání s horizontální variantou? Popište vlastní přínos a konkrétní nápady v práci. Jaké jsou příčiny vzniku odkalů? Jak byste zamezili vibracím u vyztužovacích drátů? Jaká je funkce parogenerátoru v navrženém systému? Popište výpočet součinitele přestupu tepla, požadované vlastnosti povrchu trubek a funkci spolu s počtem lamel.

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Energy Institute

Study programme

Power and Thermo-fluid Engineering (N-ETI-P)

Specialization

Power Engineering (ENI)

Composition of Committee

prof. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D. (předseda)
Ing. Petr Kracík, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Ladislav Šnajdárek, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Skoupý (člen)
Ing. Milan Kořista, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Škorpík, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Pavel Milčák, Ph.D.

Předložená diplomová práce je zaměřena na návrh parogenerátoru nového jaderného bloku v elektrárně Dukovany, což je velmi aktuální téma. Práce je rozdělena na sedm kapitol, které na sebe logicky navazují. Stěžejní částí práce je tepelný, hydraulický a pevnostní výpočet parogenerátoru, které slouží jako podklad pro zpracování rozsáhlého 3D modelu a výkresové dokumentace. Vlastní návrhová a výpočtová část práce je zpracována na velmi vysoké odborné úrovni a svědčí o výborné orientaci studenta v dané problematice. Z pohledu grafického zpracování je práce opět nadstandardní. Student pracoval velmi samostaně a během zpracování práce si osvojil souvislosti, důležité při návrhu energetických zařízení. Předloženou práci doporučuji k obhajobě a hodnotím známkou výborně/A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D.

Diplomová práce pana Bc. Patrika Pondělka je velmi zdařilým inženýrským dílem. Student se ve své práci věnuje vývoji jaderné energetiky, přehledu možných technologií a v závěru pak i budoucím projektům v ČR, zejména bloku APR1000 a na něj navazujícím technologiím. Druhá polovina práce pak obsahuje detailní termodynamický, hydraulický i pevnostní výpočet vertikálního parogenerátoru vhodného právě pro reaktor APR 1000. Obsah práce plně koresponduje s cíli zadání a bezezbytku je naplňuje.

Práce je velmi precizně vypracována, jednotlivé kroky podrobně okomentovány a s velkou pečlivostí kontrolovány. V některých částech jde práce až do přílišného detailu (např. když je vysvětlováno, že k drobným odchylkám dochází díky zaokrouhlování při přepisu z programu EES). V práci se vyskytuje minimum stylistických chyb a překlepů.

Práce je logicky strukturovaná, graficky na velmi dobré úrovni a využívá relevantní odborné zdroje. Celkově ji hodnotím jako nadprůměrnou diplomovou práci s výrazným vlastním přínosem a praktickou využitelností. Doporučuji ji k obhajobě a navrhuji hodnocení A - výborně.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. K čemu v PG slouží recirkulační distribuční prstenec a napájecí distribuční prstenec a jak byly v práci navrženy?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová