Σκοπός του μαθήματος είναι η εισαγωγή στη θερμοϋδραυλική και στις πολυφασικές ροές που εξεταζονται στον σχεδιασμό και την ανάλυση της πυρηνικής ασφάλειας πυρηνικών αντιδραστηρων.  ανάλυση της απαγωγής της θερμότητας σε πυρηνικούς αντιδραστήρες και στη μοντελοποίηση των σχετικών μηχανισμών θερμοϋδραυλικής. Πραγματοποιείται επίσης επισκόπηση των βασικών στοιχείων της θεωρίας της πυρηνικής σχάσης και της θεωρίας αντιδραστήρων και παρουσιάζονται βασικές αρχές πυρηνικής ασφάλειας και σχεδιασμού πυρηνικών αντιδραστήρων ισχύος, κυρίως σε σχέση με τα θερμοϋδραυλικά τους χαρακτηριστικά.

Ο φοιτητής αναμένεται:

α) να κατανοήσει τον τρόπο παραγωγής της θερμότητας, καθώς και την κατανομή και μεταφορά της παραγόμενης ισχύος από το πυρηνικό καύσιμο στο ψυκτικό μέσω αγωγής και συναγωγής και να κατανοήσει τις ιδιαιτερότητες και τα όρια ασφάλειας της μεταφοράς θερμότητας με βρασμό σε ένα κανάλι ψύξης,

β) να είναι σε θέση να πραγματοποιεί απλούς υπολογισμούς για την προκαταρτική ανάλυση και τον σχεδιασμό των κύριων θερμοϋδραυλικών χαρακτηριστικών αντιδραστήρων ισχύος σε μόνιμη κατάσταση,

γ) να κατανοήσει τους βασικούς μηχανισμούς ανάδρασης και την επίδραση αυτών στη χρονική απόκριση ενός αντιδραστήρα, ειδικότερα σε σχέση με τα θερμοϋδραυλικά χαρακτηριστικά

δ) να είναι σε θέση να εκτιμήσει τον ρόλο των παραπάνω στην εκπόνηση της ανάλυσης και της αξιολόγησης της πυρηνικής ασφάλειας,

ε) να κατανοήσει τους βασικούς μηχανισμούς γέννησης φυσαλίδων ατμού και της αλληλεπίδρασης των φάσεων και να μπορεί να διακρίνει τις σύγχρονες προσεγγίσεις για τη μοντελοποίηση ροών με βρασμό σε ένα κανάλι ψύξης, καθώς και την εφαρμογή τους στην πυρηνική βιομηχανία,

στ) να κατανοήσει τα βασικά φαινόμενα της δυναμικής του αερολύματος στο περίβλημα ενός αντιδραστήρα, τον ρόλο τους στην ανάλυση της πυρηνικής ασφάλειας, καθώς και τις σχετικές σύγχρονες υπολογιστικές μεθόδους.

• Κύρια χαρακτηριστικά πυρηνικών αντιδραστήρων ισχύος (κύκλοι ισχύος, κύκλωμα ψύξης, στοιχεία καυσίμου, τύποι αντιδραστήρων, βασικές αρχές απόδοσης και θερμικού σχεδιασμού αντιδραστήρα).
• Παραγωγή και κατανομή θερμότητας στον πυρήνα αντιδραστήρα.
• Απαγωγή θερμότητας από τον πυρήνα.
• Θερμοϋδραυλική απόκριση αντιδραστήρα και μηχανισμοί ανάδρασης.
• Ανάλυση βρασμού σε επαφή με θερμαινόμενη επιφάνεια, ετερογενής πυρηνοποίηση, δημιουργία και αναχώρηση φυσαλίδας, μοντέλα βρασμού στο τοίχωμα.
• Ανάλυση βρασμού σε ροή, μοντέλα μίγματος, μοντέλα δύο ρευστών.
• Ροές και δυναμική ραδιενεργού αερολύματος στο περίβλημα.
• Βασικές αρχές πυρηνικής ασφάλειας. Περιπτώσεις αδυναμίας απαγωγής θερμότητας από τον πυρήνα και σχετικά ειδικά φαινόμενα. Συστήματα έκτακτης ψύξης πυρηνικού αντιδραστήρα ισχύος.

• Lamarsh, J. R., Baratta, A. J. Εισαγωγή στην Πυρηνική Τεχνολογία, Επιμ. Ν. Π. Πετρόπουλος, Εκδ. Τζιόλα (2019) (διανέμενεται στους σπουδαστές)
• Todreas, N. E., Kazimi, M. S., Nuclear Systems, Vol. I, Thermal Hydraulics Fundamentals, 2^nd edition(2012)
• Knief, R. A., Nuclear Engineering: Theory and Technology of Commercial Nuclear Power, 2^nd edition (2019)
• Απαγωγή θερμότητας από τον πυρήνα πυρηνικών αντιδραστήρων, Σ. Ε. Σιμόπουλος, ΕΜΠ Τομέας Πυρηνικής Τεχνολογίας (1983)
• Πυρηνική τεχνολογία, Μ. Γ. Αγγελόπουλος, ΕΜΠ (1983).
• Hinds, W. C., Aerosol Technology, 2nd edition (1999)
• Friedlander, S.K. Smoke, Dust and Haze. Fundamentals of Aerosol Dynamics, 2nd edition (2000)
• OECD/NEA, STATE-OF-THE-ART REPORT ON NUCLEAR AEROSOLS,NEA/CSNI/R(2009)5 (2000)

Εργασία/ες και παρουσίαση: 30-50%

Τελική Εξέταση: 50-70%

Δημήτρης Μητράκος, Επικ. Καθηγητής (210 772 2940, dmitrakos@mail.ntua.gr)