Horst-Michael Prasser: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2017 |
Name | Herr Prof. em. Dr. Horst-Michael Prasser |
Lehrgebiet | Kernenergiesysteme |
prasser@lke.mavt.ethz.ch | |
Departement | Maschinenbau und Verfahrenstechnik |
Beziehung | Professor emeritus |
Nummer | Titel | ECTS | Umfang | Dozierende | |
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151-0156-00L | Safety of Nuclear Power Plants | 4 KP | 2V + 1U | H.‑M. Prasser, V. Dang, L. Podofillini | |
Kurzbeschreibung | Knowledge about safety concepts and requirements of nuclear power plants and their implementation in deterministic safety concepts and safety systems. Knowledge about behavior under accident conditions and about the methods of probabilistic risk analysis and how to handle results. Basics on health effects of ionizing radiation, radiation protection. Introduction of advanced nuclear systems. | ||||
Lernziel | Prepare students for a deep understanding of safety requirements, concepts and system of nuclear power plants, providing deterministic and probabilistic methods for safety analysis, equiping students with necessary knowledge in the field of nuclear safety recearch, nuclear power plant operation and regulatory activities. Learning about key elements of future nuclear systems. | ||||
Inhalt | Physical basics, functioning and safety properties of nuclear power plants, safety concepts and their implementation into system requirements and system design, design basis accident and severe accident scenarios and related physical phenomena, methods of probabilistic risk analysis (PRA level 1,2,3) as well as representation and assessment of results; lessons from experienced accidents, health effects of ionizing radiation, legal exposure limits, radiation protection; advanced active and passive safety systems, safety of innovative reactor concepts. | ||||
Skript | Hand-outs will be distributed | ||||
Literatur | Kröger, W., Chan, S.-L., Reflexions on Current and Future Nuclear Safety, atw 51 (2006), p.458-469 | ||||
Voraussetzungen / Besonderes | Prerequisites: Recommended in advance (not binding): 151-0163-00L Nuclear Energy Conversion and 151-0153-00L "Reliability of Technical Systems". | ||||
151-0160-00L | Nuclear Energy Systems | 4 KP | 2V + 1U | H.‑M. Prasser, I. Günther-Leopold, S. Hirschberg, W. Hummel, P. K. Zuidema | |
Kurzbeschreibung | Kernenergie und Nachhaltigkeit, Kernbrennstoffherstellung, Energie- und Stoffbilanzen von Kernkraftwerken, Brennstoffwirtschaft, Handhabung abgebrannten Brennstoffs, Wiederaufarbeitung, Entsorgung radioaktiver Abfälle, Auswirkungen radioaktiver Freisetzungen auf die Umwelt. | ||||
Lernziel | Die Studenten erhalten einen Überblick über die physikalischen Grundlagen, die technologischen Prozesse und die Entwicklungstrends in Bereich der gesamten nukleare Energieumwandlungskette. Sie werden in die Lage versetzt, die Potentiale und Risiken der Einbettung der Kernenergie in ein komplexes Energiesystem einzuschätzen. | ||||
Inhalt | Metoden zur Ermittlung der Nachhaltigkeit von Energiesystemen werden beschrieben, mit Hilfe derer die Nachhaltigkeit der Kernenergie im Vergleich zu anderen Energieumwandlungstechnologien untersucht wird. Der Umwelteinfluss des Kernenergiesystems als Ganzes wird diskutiert, spezielle Aufmerksamkeit wird auf die CO2-Emissionen, die CO2-Reduktionskosten sowie die Radioaktivitätsfreisetzungen aus dem Betrieb der Kraftwerke, der Brennstoffkette und dem Endlager gelegt. Die Materialbilanzen unterschiedlicher Varianten des Brennstoffzyklus werden betrachtet. Es wird ein Überblick über den geologischen Ursprung von Kernbrennstoffvorkommen gegeben, Methoden des Uranbergbaus, der Urangewinnung aus dem Erz, der Anreicherung und der Brennelementfertigung werden beschrieben. Desweiteren wird die Wiederaufarbeitung abgebrannter Brennelemente einschliesslich der modernen Verfahren der Tiefentrennung hochaktiver Abfälle und andere Methoden der Minimierung von Menge und Radiotoxizität des nuklearen Abfalls betrachtet. Das Projekt für ein Endlager radioaktiver Abfälle in der Schweiz wird vorgestellt. | ||||
Skript | Vorlesungsunterlagen werden verteilt. | ||||
151-0170-00L | Computational Multiphase Thermal Fluid Dynamics | 4 KP | 2V + 1U | H.‑M. Prasser, A. Dehbi, B. Niceno | |
Kurzbeschreibung | The course deals with fundamentals of the application of Computational Fluid Dynamics to gas-liquid flows as well as particle laden gas flows including aerosols. The course will present the current state of art in the field. Challenging examples, mainly from the field of nuclear reactor safety, are discussed in detail. | ||||
Lernziel | Fundamentals of 3D multiphase flows (Definitions, Averages, Flow regimes), mathematical models (two-fluid model, Euler-Euler and Euler-Lagrange techniques), modeling of dispersed bubble flows (inter-phase forces, population balance and multi-bubble size class models), turbulence modeling, stratified and free-surface flows (interface tracking techniques such as VOF, level-sets and variants, modeling of surface tension), particulate and aerosol flows, particle tracking, one and two way coupling, random walk techniques to couple particle tracking with turbulence models, numerical methods and tools, industrial applications. | ||||
151-1053-00L | Thermo- and Fluid Dynamics | 0 KP | 2K | P. Jenny, R. S. Abhari, C. Müller, H. G. Park, H.‑M. Prasser, T. Rösgen, A. Steinfeld | |
Kurzbeschreibung | Current advanced research activities in the areas of thermo- and fluid dynamics are presented and discussed, mostly by external speakers. The talks are public and open also for interested students. | ||||
Lernziel | Knowledge of advanced research in the areas of thermo- and fluid dynamics | ||||
Inhalt | Current advanced research activities in the areas of thermo- and fluid dynamics are presented and discussed, mostly by external speakers. | ||||
151-1906-00L | Multiphase Flow | 4 KP | 3G | H.‑M. Prasser | |
Kurzbeschreibung | Grundlagen zu mehrphasigen Systemen, insbesondere Gas-Flüssig, werden vermittelt. Die charakteristischen Merkmale von Mehrphasenströmungen und die Vorstellungen der Berechnungsmodelle werden zusammengefasst. Weiter wird auf die Rohrströmung, Filmströmung und Blasen-, res Tropfenströmung speziell eingegangen. Messmethoden werden vorgestellt und eine Zusammenfassung über CFD bei Mehrphasensystemen. | ||||
Lernziel | Die Vorlesung vermittelt ein Verständnis der Vorgänge in mehrphasigen Systemen und ermöglicht die Übertragung dieser Phänomene auf verschiedene technische Anwendungen. Aktuelle Beispiele und neue Entwicklungen werden aufgezeigt. | ||||
Inhalt | Die Lehrveranstaltung gibt einen Überblick über folgende Themengebiete, insbesondere Gas/Flüssigkeitssysteme: Grundlagen mehrphasiger Systeme, Rohrströmungen, Filme, Blasen und Blasensäulen, Tropfen, Messtechnik, Mehrphasensysteme im Mikrobereich, Numerische Verfahren für mehrphasige Strömungen. | ||||
Skript | Ein Skript ist vorhanden (in deutsch), teilweise englisch | ||||
Literatur | Kapitelweise wird Fachliteratur empfohlen. | ||||
Voraussetzungen / Besonderes | Die Grundlagen der Fluiddynamik werden vorausgesetzt. | ||||
151-2016-00L | Radiation-Based Imaging Methods for Nuclear and Industrial Applications | 4 KP | 2V + 1U | R. Zboray, H.‑M. Prasser | |
Kurzbeschreibung | The course offers an overview of the engineering principles of radiation-based imaging methods as X-ray/gamma and neutron imaging. Special attention is given to the application of such methods to nuclear engineering, industrial and civil safety problems. The Lecture is complemented with numerical and hands on laboratory exercises. | ||||
Lernziel | Understanding of the principles and applicability of radiation-based imaging methods as radiography and tomography, their mathematical principles and the necessary data and signal processing methods. The lecture gives an overview of the associated radiation source and imaging detector technologies. | ||||
Inhalt | Principles of computed tomographic imaging (inverse problems, Radon transformation, central slice theorem); parallel, fan-, and cone-beam and limited angle tomography; image filtering and conditioning methods; back projection algorithms (FBP, ART, direct FFT, FDK); resolution and contrast; scatter and beam hardening artefacts; image rendering and segmentation; Radiation source technology: X-ray tubes/LINACs, synchrotrons, gamma sources, neutron sources (reactor, spallation, accelerator based, neutron generators); detector technology: interaction mechanisms for photons and neutrons, detector materials, resolution and efficiency; applicability and complementarity of photon vs. neutron based imaging techniques; thermal and fast neutron imaging; combined imaging modalities; Applications in nuclear technology: fuel bundle research (thermal-hydraulics, cladding hydration, spent fuel characterization etc.); non-nuclear industrial applications: multi-phase flows in oil and chemical industry, fuel cell research, cultural heritage investigations, PEPT etc.; applications in nuclear safe guards; applications for citizen and homeland security; More exotic approaches: energy selective imaging; TOF, ultra-fast X-ray tomography using deflected electron beams; the course is complemented with numerical exercises and hands on laboratory demonstrations (neutron imaging demo at ICON/PSI, X-ray/gamma imaging at ETH/PSI). | ||||
Skript | Lecture slides, additional readings and exercise materials will be provided. | ||||
Literatur | - Kak & Slaney: Principles of Computerized Tomographic Imaging (http://www.slaney.org/pct/) - Knoll: Radiation Detection and Measurement - Smith: The Scientist and Engineers Guide to Digital Signal Processing (http://www.dspguide.com/) - Natterer: The Mathematics of Computerized Tomography, Wiley, 1986 - Neutron imaging flyer, PSI (https://www.psi.ch/niag/ImagingBrochureEN/Neutron_Imaging_User_2016.pdf) | ||||
Voraussetzungen / Besonderes | Basic nuclear physics, recommended courses: 151-0163-00L Nuclear Energy Conversion, 151-2035-00L Radiobiology and Radiation Protection, 151-0123-00L Experimental Methods for Engineers, MATLAB skills for exercises. |