Master's Thesis

Heating design of the waste disposal package model for a deep geological repository

Final Thesis 4.48 MB Appendix 11.76 MB

Author of thesis: Ing. Timotej Pospíšek

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Lukáš Nesvadba

Reviewer: Ing. Jiří Malina, Ph.D.

Abstract:

This thesis presents a comprehensive technical design of a vertical heater model intended for underground experimental studies related to the disposal of spent nuclear fuel (SNF) in deep geological repositories. The thesis focuses on the requirements, design, operation, and performance of physical full-scale mock-ups of waste disposal packages (WDP), corresponding to the VVER-440 fuel type. The design is intended for the HEAT and DEMO experiments at the Bukov underground research facility and is in accordance with Czech and international repository concepts. The thesis includes a literature review of existing underground experiments with heaters, a detailed analysis of requirements, a conceptual and mechanical design of a vertical heater, a simulation of thermal output, a control design, and safety considerations.

Keywords:

Deep geological repository for radioactive waste, storage container assembly (UOS), spent nuclear fuel (SNF), thermal heaters, thermal output, physical modeling, DEMO and HEAT experiments, Bukov Underground Research Facility, VVER 440

Date of defence

11.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student seznámil zkušební komisi s výsledky své diplomové práce. Vedoucí práce Ing. Nesvadba seznámil komisi s posudkem vedoucího práce. Doktor Malina následně seznámil komisi s posudkem oponenta. Studentem byly následně odpovězeny otázky oponenta práce. Rozpravu zahájil předseda komise prof. Katovský. Doplňující otázky položil doc. Zácha ohledně kvality sítě v CFD simulaci a citlivostní analýze. Další dotazy položili doktor Foral a Radil. Student odpověděl na předložené dotazy.

Language of thesis

Slovak

Faculty

Department

Study programme

Nuclear Power Engineering (MPC-JAE)

Composition of Committee

prof. Ing. Karel Katovský, Ph.D. (předseda)
Ing. Štěpán Foral, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Lukáš Radil, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Kracík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Pavel Zácha, Ph.D. (člen)
Ing. Ota Fišera, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Lukáš Nesvadba

Hodnocení vedoucího práce:

Předložená diplomová práce plně odpovídá požadavkům zadání. Student zpracoval podrobnou rešeršní část, na kterou logicky navazuje analýza požadavků na modely UOS pro připravované experimenty. V praktické části student navrhl topný systém simulující tepelný výkon reálného vyhořelého jaderného paliva a navržené parametry topného článku následně ověřil pomocí CFD simulací tepelného pole. Součástí práce je také výrobní výkresová dokumentace topného článku i sestavy vytápění modelu UOS a elektrická schémata regulace a měření.

Struktura práce je vhodně zvolená a jednotlivé kapitoly na sebe logicky navazují. Samostatný přístup studenta a nižší frekvence konzultací se však projevily v neúplnosti některých informací a ve slabší kvalitě některých kapitol a výrobních výkresů.

Přestože práce nepřináší zásadní nové vědecké poznatky, má vysokou aplikační hodnotu, neboť je přímo využitelná pro plánované experimenty společnosti SÚRAO.

Text má velmi dobrý odborný základ, avšak po jazykové stránce vykazuje značné množství gramatických chyb a stylistických nedostatků. Ty mohly vzniknout mechanickým překladem z českých a cizojazyčných podkladů bez následné důsledné korektury. V práci se objevuje velké množství nespisovných vazeb (bohemismů), což indikuje, že autor má zažité české nejen technické výrazy, které se pokoušel mechanicky převést do slovenštiny.

Student v rámci práce prokázal schopnost samostatně vyhledávat a prakticky využívat zdrojové materiály. Současně potvrdil, že dokáže na základě shromážděných dat vytvořit konkrétní inženýrské řešení směřující ke splnění stanovených cílů.
 
Komentář konzultanta (Ing. Jan Smutek, Ph.D):
Na práci oceňuji především kvalitně zpracovanou teoretickou část, ve které autor provedl systematickou rešerši existujících řešení topidel v rámci relevantních in‑situ experimentů v podzemních laboratořích (např. Mont Terri, Äspö HRL, Grimsel Test Site). Tato část představuje cennou syntézu praktických zkušeností a konstrukčních přístupů, které jsou jinak rozptýleny v zahraničních zdrojích, a vytváří tak solidní základ pro další aplikovaný vývoj. Z pozice externího konzultanta, kdy jsem se průběžně účastnil konzultací se školiteli i autorem práce, vnímám práci jako významný přínos zejména pro přípravu navazujících aktivit v oblasti experimentů v Podzemním Výzkumném Pracovišti Bukov. Výstupy práce představují důležitý krok směrem k následnému vývoji topidla, na který bude možné v rámci dalších projektových etap přímo navázat. Points proposed by supervisor: 82

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Jiří Malina, Ph.D.

viz. příloha Points proposed by reviewer: 90

Grade proposed by reviewer: A

File inserted by the reviewer Size
Posudek oponenta [.pdf] 144,17 kB

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová