Bachelor's Thesis

Development and utilization of microreactors as the smallest representatives of Small Modular Reactors

Final Thesis 3.57 MB

Author of thesis: Samuel Jan Svoboda

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: prof. Ing. Karel Katovský, Ph.D.

Reviewer: Ing. Lukáš Hamřík

Abstract:

This bachelor’s thesis addresses the topic of small modular reactors and microreactors. The first part of the thesis provides a review of the current state of small modular reactors and micromodular reactors, focusing primarily on their technological concepts and potential applications of these advanced nuclear power sources in the energy sector. The second part is devoted to the creation of a simplified computational model of the Kilopower space microreactor in the UwB1 program. Simulations are used to analyze the influence of selected geometric and material parameters on the effective multiplication factor.

Keywords:

small modular reactor, microreactor, heat pipes, Kilopower, effective multiplication factor, UwB1

Date of defence

18.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student prezentoval výsledky své závěrečné práce. Ing. Hamřík představil komisi posudek vedoucího a posudek oponenta a požádal studenta o zodpovězení otázky, student správně odpověděl. Rozpravu otevřel Ing. Mičian s dotazem na teploty použité v simulacích, student odpověděl. Doc. Orságová položila dotaz na termín uvedení do provozu, student vysvětlil možnosti.

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
prof. Ing. Karel Katovský, Ph.D.

Student Samuel Jan Svoboda pracoval na své výpočetně laděné práci zodpovědně, pečlivě a s vysokou mírou pracovitosti. Osvojil si nový výpočetní program, uzpůsobil formát pro jeho použití i pro úplně jiný typ palivové mříže a chladiva, provedl výpočty a zpracoval je. Výsledný produkt ve formě bakalářské práce však, bohužel, zcela neodpovídá jeho proaktivnímu přístupu a množství provedené práce. Dokument trpí naprosto nepochopitelnými nedostatky, jako třeba extrémně krátkým úvodem a velmi stručným závěrem, vložením pouze dvou grafů z množství výpočtů, které student provedl. Úplně chybí vyhořívání paliva. Někde jsou desetinné tečky, někde čárky, jednotky přetékají na další řádek, v práci je mnoho téměř prázdných stran s pouze jedním obrázkem či tabulkou, několika řádky textu nebo několika rovnicemi. Zkratky nejsou řazeny abecedně, několik zkratek chybí, některé zde naopak přebývají (nepatří sem jednotky či prvky). Jednotky jsou zbytečně zapsány pomocí lomítka a v hranatých závorkách. Zápis seznamu literatury bije do očí, modré obří linky jsou hlavním dojmem. Bohužel ale u velké části zdrojů chybí uvedení autorů nebo zdroje.

Kdyby autor tyto jednoduše odstranitelné nedostatky opravil, práce by z mého pohledu mohla být hodnocena výborně. Takto i přes popsané nedostatky oceňuji přístup studenta, zvládnutí výpočetního aparátu a upravení vstupů pro nestandardní reaktor. Tato část jeho práce bude jistě využita v budoucnu. Points proposed by supervisor: 80

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Lukáš Hamřík

Bakalářská práce studenta Samuela Jana Svobody zabývá vývojem a využitím mikroreaktorů jakožto zástupců v posledních letech intenzivně diskutovaného tématu malých modulárních reaktorů. Student v úvodní části práce stručně shrnuje aktuální stav vývoje na poli malých modulárních reaktorů, včetně jednotlivých uvažovaných konceptů a společností, které je vyvíjejí. V rámci kapitol mi však chybí ucelený souhrn, který by představil aktuální stav jako celek, především pak s ohledem na využití jednotlivých typů reaktorů. Z hlediska aktuálního stavu vývoje postrádám zmínku o výstavbě reaktoru BWRX-300 v lokalitě Darlington v Kanadě, jež představuje důležitý milník pro lehkovodní SMR.
Následně se student zaměřuje na koncepty mikroreaktorů využívajících tepelné trubice pro odvod tepla z AZ. Uvádí a popisuje jednotlivé designy v různých fázích vývoje a definuje jejich možné použití, především pak konstrukci aktivní zóny a reaktorové nádoby. U konceptu reaktoru eVinci však neuvádí, jakým způsobem dochází k odvodu tepla na sekundární straně heat-pipe.
V poslední části práce student navrhl model mikroreaktoru Kilopower pomocí programu UwB1 podle dat z testovacího zařízení KRUSTY a zpracoval citlivostní studie na základě změny fyzikálních a geometrických parametrů aktivní zóny. Na výsledcích správně popisuje vlivy jednotlivých parametrů a důsledky jejich změny na koeficient násobení kef modelovaného reaktoru. Zjištěné výsledky porovnává s designovými prvky samotného zařízení KRUSTY. V práci postrádám vlastní nákres „nodalizace" modelované aktivní zóny s jednotlivými vyznačenými regiony.
V práci se vyskytují formální nedostatky, jako je použití nespisovné češtiny, nefunkční křížové odkazy a URL a použití neodborných termínů pro součásti JE, jako je jádro (aktivní zóna) či tlakovač (kompenzátor objemu). Rovněž číslování citací vykazuje nedostatky, kdy číslování výskytů v textu není postupné. Některé odstavce textové části mají v důsledku zkracování textu a neuvedení kontextu omezenou informativní hodnotu.  I přes zmíněné nedostatky student naplnil cíle práce a doporučuji práci k obhajobě. Topics for thesis defence:
  1. Co je hlavní motivací pro přechod na integrální uspořádání I. O. v případě iPWR oproti konvenčnímu smyčkovému uspořádání?
  2. Co je zásadní nevýhodou při provozu elektrárny typu BWR oproti PWR?
  3. Jakým způsobem jsou definovány jednotlivé regiony v modelu? Jedná se o koncentrické radiální dělení, nebo je možné definovat i jinou geometrii?
  4. Z jakého důvodu jsou všechny teploty napříč regiony při výpočtu nastaveny na stejnou hodnotu? Nebude v důsledku odvodu tepla z heat-pipes docházet ke vzniku teplotního gradientu napříč aktivní zónou, a tím i k ovlivnění chování AZ?
Points proposed by reviewer: 72

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová