Bachelor's Thesis

Experimental determination of microscopic cross sections for generation IV. reactor materials using neutron activation analysis

Final Thesis 7.22 MB

Author of thesis: Marek Rozmahel

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Peter Mičian, Ph.D.

Reviewer: Ing. Vendula Vrtalová

Abstract:

This thesis presents an overview of the basic concept of molten salt reactors and a review of materials considered for their construction, including their reactions with the molten salt environment. The principle of neutron activation analysis is also described. In the experimental part, this method was used to determine the cadmium ratio RCd for selected chloride salts. The samples were irradiated in an irradiation device with an Am-Be isotopic neutron source, and their activity was subsequently measured using an HPGe detector. The obtained cadmium ratio characterizes the proportion of activation by thermal and epithermal neutrons.

Keywords:

Molten salt reactors, Chloride salts, Cross section, Neutron activation analysis, Cadmium ratio

Date of defence

18.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student prezentoval výsledky své závěrečné práce. Ing. Mičian představil komisi posudky vedoucího i oponenta a požádal studenta o zodpovězení otázek. Student zodpověděl správně.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Power Electrical and Electronic Engineering (BPC-SEE)

Composition of Committee

doc. Ing. Jaroslava Orságová, Ph.D. (předseda)
Ing. Michal Krbal, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Ilona Lázničková, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Škoda, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Valíček, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Ptáček, Ph.D. (místopředseda)

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

Cieľom bakalárskej práce autora Mareka Rozmahela bolo zoznámiť sa s problematikou reaktorov na báze tekutých solí, materiálmi uvažovanými pre ich konštrukciu a princípmi neutrónovej aktivačnej analýzy. Následne bolo cieľom vykonať experimentálne merania vedúce k získaniu údajov o aktivačných vlastnostiach vybraných materiálov a porovnať získané výsledky s dostupnými údajmi z evaluovaných knižníc jadrových dát. Zadanie práce bolo splnené v rozsahu, ktorý umožňovali experimentálne podmienky počas riešenia práce. V priebehu realizácie totiž nastali komplikácie spojené s nedostupnosťou pôvodne plánovaného neutrónového zdroja. Autor sa však k vzniknutej situácii postavil veľmi zodpovedne, navrhol alternatívny postup riešenia a dokázal realizovať experimentálne merania pomocou dostupného vybavenia Ústavu elektroenergetiky. Hlavný prínos práce tkvie vo vykonaní experimentálnych meraní, spracovaní a vyhodnotení získaných dát, stanovení kadmiových pomerov vybraných chloridových solí a zlata a ich porovnaní s dostupnými literárnymi údajmi a výsledkami obdobných experimentov.

Samotná práca je členená do logicky nadväzujúcich kapitol. Autor najskôr oboznamuje čitateľa s problematikou reaktorov na báze tekutých solí, ich palivovými cyklami, materiálmi a jadrovými reakciami. Následne sa venuje princípom neutrónovej aktivačnej analýzy a metódam detekcie gama žiarenia. V experimentálnej časti podrobne popisuje prípravu vzoriek, realizáciu meraní, spracovanie nameraných spektier a výpočtové postupy vedúce k stanoveniu aktivít vzoriek a kadmiových pomerov. Jednotlivé kapitoly na seba vhodne nadväzujú, práca je prehľadne štruktúrovaná a po formálnej stránke spracovaná na veľmi dobrej úrovni.

Celkovo je v práci použitý dostatočný počet odborných zdrojov, ktoré sú vhodne vybraté a správne citované. Oceňujem predovšetkým schopnosť autora prepájať teoretické poznatky s praktickou experimentálnou činnosťou a samostatne vyhodnocovať získané výsledky.

Počas riešenia práce študent preukázal vysokú mieru samostatnosti, iniciatívy a technickej zdatnosti. Napriek komplikáciám spôsobeným nedostupnosťou pôvodne plánovanej experimentálnej infraštruktúry dokázal navrhnúť alternatívny postup, pripraviť experiment, realizovať merania pomocou dostupného zdroja a meracej aparatúry, spracovať namerané dáta a kriticky vyhodnotiť získané výsledky. Pravidelne konzultoval priebeh práce, aktívne vyhľadával odborné informácie a všetky úlohy riešil systematicky a s veľkou mierou zodpovednosti. Mimoriadne oceňujem jeho húževnatosť pri riešení vzniknutých problémov a schopnosť samostatne hľadať funkčné riešenia aj v ťažkých situáciách.

S ohľadom na vyššie uvedené skutočnosti túto prácu doporučujem k obhajobe a hodnotím ju A/95 bodov. Points proposed by supervisor: 95

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Vendula Vrtalová

Student Marek Rozmahel vypracoval bakalářskou práci na téma Experimentální stanovení mikroskopických účinných průřezů pro materiály reaktorů čtvrté generace pomocí neutronové aktivační analýzy. Jeho úkolem bylo zpracovat rešerši materiálů uvažovaných pro reaktory na bázi tekutých solí, seznámit se s metodou aktivační analýzy, provést experiment a vyhodnotit naměřená data. Práce je rozdělena do čtyř kapitol, které jsou dále systematicky členěny na podkapitoly.

V prvních dvou kapitolách student popisuje koncept reaktorů s tekutými solemi a uvažované materiály, přičemž diskutuje vlastnosti solí, konstrukčních materiálů, moderátorů a také popisuje chemické procesy podstatné pro návrh těchto reaktorů. Student problematiku rozebírá do hloubky, a i přes občasné nevhodně zvolené formulace se jedná o kvalitní rešerši.

Třetí kapitola obsahuje teoretický popis neutronové aktivační analýzy a tvoří podklad pro zpracování experimentální části, která je popsána ve čtvrté kapitole. Experimentální část je hlavním přínosem bakalářské práce, počínaje rozsáhlou identifikací produktů reakcí neutronů (příloha A2 a A3) přes realizaci značného množství měření až po vyhodnocení výsledků. Původní cíl práce, tedy stanovení mikroskopických účinných průřezů, se s ohledem na použitý zdroj nepodařilo naplnit, namísto toho byly stanoveny kadmiové poměry pro vybrané vzorky. Tato skutečnost je diskutována v závěru práce spolu s návrhy změn v experimentu tak, aby bylo určení mikroskopických účinných průřezů možné.

Z hlediska formální a jazykové stránky textu působí některé formulace (zejména ve čtvrté kapitole) těžkopádně, některé termíny jsou používány neobratně (poločas rozpadu/přeměny, prvek/izotop, ...). Práce je sázena v prostředí LaTeX a obsahuje množství obrázků dostatečné kvality a přehledných tabulek. Student se odkazuje na 32 zdrojů, které jsou správně a vhodně citovány.

Přestože se nepodařilo zcela naplnit původní experimentální cíl stanovený v zadání, vzhledem ke skutečnostem uvedeným výše práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji 90 body (známkou A). Topics for thesis defence:
  1. V závěru píšete, že v navazujícím experimentu by bylo vhodné zvolit jiný neutronový zdroj. Jaké byste volil parametry zdroje?
  2. Tabulka 4.7 dává do souvislosti vzorky NaCl číslo 2 a 5, které jsou porovnávány i dále. Tyto vzorky ale podle tabulky 4.4 byly součástí různých souborů (soubor 2 a 3). Vysvětlete prosím tento postup.
  3. V kapitole 4.3 popisujete měření radiačního pozadí v laboratoři. Byla při následném odečtu signálu pozadí od spekter jednotlivých vzorků zohledněna rozdílná doba měření?
Points proposed by reviewer: 90

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová