Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki - Energetyka (S2)

Sylabus przedmiotu Energetyka termojądrowa:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Energetyka
Forma studiów studia stacjonarne Poziom drugiego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta magister inżynier
Obszary studiów charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Energetyka termojądrowa
Specjalność technologie jądrowe i wodorowe
Jednostka prowadząca Katedra Technologii Energetycznych
Nauczyciel odpowiedzialny Monika Lewandowska <Monika.Lewandowska@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele
ECTS (planowane) 2,0 ECTS (formy) 2,0
Forma zaliczenia egzamin Język polski
Blok obieralny Grupa obieralna

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
projektyP2 20 1,00,50zaliczenie
wykładyW2 20 1,00,50egzamin

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Wiedza i umiejętności z podstaw termodynamik, fizyki jądrowej oraz fuzji jądrowej.i.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zapoznanie się z fuzją opartą na uwięzieniu plazmy w polu magnetycznym (magnetic confinement fusion) i fuzją bezwładnościową (inertial confinment fusion) oraz wybranymi eksperymentami.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
projekty
T-P-1Analiza, w oparciu o symulacje numeryczne, wybranych zagadnień cieplno-przepływowych dotyczących chłodzenia magnesów nadprzewodnikowych lub działania instalacji kriogenicznych wykorzystywanych w technologii fuzji jądrowej.16
T-P-2Prezentacja i dyskusja wyników zrealizowanych zadań4
20
wykłady
T-W-1Procesy syntezy w gwiazdach, powstawanie pierwiastków. Cykl słoneczny. Reakcje fuzji jądrowej i możliwość ich zastosowania w energetyce jądrowej. Problemy syntezy: bilans energetyczny, warunki zapłonu plazmy. Zagadnienia materiałowe. Plazma: metody grzania i utrzymywania plazmy (metoda magnetyczna i bezwładnościowa). Technologie oparte na pułapce magnetycznej: stellerator i tokamak. System elektromagnesów nadprzewodnikowych w tokamaku. Chłodzenie kriogeniczne. Wprowadzenie i omówienie eksperymentu ITER Koncepcja prototypowej elektrowni termojądrowej. Zaliczenie.20
20

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
projekty
A-P-1Uczestnictwo w zajęciach.15
A-P-2Praca własna studenta.8
A-P-3Konsultacje.2
25
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach.20
A-W-2Praca własna studenta.4
A-W-3Konsultacje.1
25

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny z wykorzystaniem środków do prezentacji multimedialnych.
M-2Ćwiczenia projektowe
M-3Konsultacje.

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: Aktywność na zajęciach
S-2Ocena podsumowująca: Prezentacja ze zrealizowanego zadania
S-3Ocena podsumowująca: Pisemny egzamin.

Zamierzone efekty uczenia się - wiedza

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ENE_2A_TJiW/06_W01
Student ma wiedzę z zakresu podstawowych reakcji termojądrowych i możliwości ich wykorzystania w celu pozyskiwania energii oraz zakresu podstaw bezwładnościowej fuzji jądrowej i podstaw technologii fuzji jądrowej z wykorzystaniem magnetycznego uwięzienia plazmy.
ENE_2A_W02, ENE_2A_W03C-1T-W-1M-1, M-3S-1, S-3

Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ENE_2A_TJiW/06_U01
Student potrafi sformułować podstawowe prawa fizyczne dotyczące fuzji jądrowej i zastosować je do rozwiązywania prostych problemów fizycznych z zakresu fuzji jądrowej.
ENE_2A_U01C-1T-P-1, T-P-2M-1, M-2, M-3S-1, S-2
ENE_2A_TJiW/06_U02
Student potrafi rozwiązać proste zagadnienia inżynierskie dotyczące zagadnień cieplno-przepływowych w technologii fuzji jądrowej.
ENE_2A_U02, ENE_2A_U03C-1T-P-1, T-P-2M-1, M-2, M-3S-1, S-2
ENE_2A_TJiW/06_U03
Student potrafi przygotować i przedstawić krótka prezentację poświęconą wynikom zrealizowanego zadania.
ENE_2A_U04C-1T-P-1, T-P-2M-2, M-3S-2

Zamierzone efekty uczenia się - inne kompetencje społeczne i personalne

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ENE_2A_TJiW/06_K01
Student rozumie potrzebę uczenia się oraz podnoszenia swoich umiejętności i kompetencji zawodowych.
ENE_2A_K04C-1T-W-1, T-P-1, T-P-2M-1, M-2S-1, S-2, S-3
ENE_2A_TJiW/06_K02
Student potrafi współdziałać i pracować w zespole.
ENE_2A_K05C-1T-P-1, T-P-2M-2S-1, S-2

Kryterium oceny - wiedza

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
ENE_2A_TJiW/06_W01
Student ma wiedzę z zakresu podstawowych reakcji termojądrowych i możliwości ich wykorzystania w celu pozyskiwania energii oraz zakresu podstaw bezwładnościowej fuzji jądrowej i podstaw technologii fuzji jądrowej z wykorzystaniem magnetycznego uwięzienia plazmy.
2,0
3,0Na egzaminie zaliczeniowym uzyskał od 51% do 65% maksymalnej ilości punktów
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
ENE_2A_TJiW/06_U01
Student potrafi sformułować podstawowe prawa fizyczne dotyczące fuzji jądrowej i zastosować je do rozwiązywania prostych problemów fizycznych z zakresu fuzji jądrowej.
2,0
3,0Student potrafi sformułować niektóre prawa fizyczne dotyczące fuzji jądrowej i niewielkim stopniu potrafi zastosować je do rozwiązywania prostych problemów fizycznych z zakresu fuzji jądrowej.
3,5
4,0
4,5
5,0
ENE_2A_TJiW/06_U02
Student potrafi rozwiązać proste zagadnienia inżynierskie dotyczące zagadnień cieplno-przepływowych w technologii fuzji jądrowej.
2,0
3,0Student słabo radzi sobie z rozwiązywaniem prostych zagadnień inżynierskich dotyczących zagadnień cieplno-przepływowych w technologii fuzji jądrowej.
3,5
4,0
4,5
5,0
ENE_2A_TJiW/06_U03
Student potrafi przygotować i przedstawić krótka prezentację poświęconą wynikom zrealizowanego zadania.
2,0
3,0Student pobieżnie przygotował i przedstawił krótka prezentację poświęconą wynikom zrealizowanego zadania.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
ENE_2A_TJiW/06_K01
Student rozumie potrzebę uczenia się oraz podnoszenia swoich umiejętności i kompetencji zawodowych.
2,0
3,0Student słabo rozumie potrzebę uczenia się oraz podnoszenia swoich umiejętności i kompetencji zawodowych.
3,5
4,0
4,5
5,0
ENE_2A_TJiW/06_K02
Student potrafi współdziałać i pracować w zespole.
2,0
3,0Student ujawnia mierne zaangażowanie w pracy zespołowej.
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. red. K. Jeleń i Z. Rau, Energetyka jądrowa w Polsce, Wolters Kluwer Polska, 2012, rozdz. Andrzej Gałkowski: Energetyka termojądrowa: stan obecny badań i perspektywy wdrożenia, str. 152-185
  2. red. T. J. Dolan, Magnetic fusion technology, Springer

Literatura dodatkowa

  1. R.G. Sharma, Superconductivity. Basics and Applications to Magnets, Springer
  2. Y. Iwasa, Case studies in superconducting magnets, Springer

Treści programowe - projekty

KODTreść programowaGodziny
T-P-1Analiza, w oparciu o symulacje numeryczne, wybranych zagadnień cieplno-przepływowych dotyczących chłodzenia magnesów nadprzewodnikowych lub działania instalacji kriogenicznych wykorzystywanych w technologii fuzji jądrowej.16
T-P-2Prezentacja i dyskusja wyników zrealizowanych zadań4
20

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Procesy syntezy w gwiazdach, powstawanie pierwiastków. Cykl słoneczny. Reakcje fuzji jądrowej i możliwość ich zastosowania w energetyce jądrowej. Problemy syntezy: bilans energetyczny, warunki zapłonu plazmy. Zagadnienia materiałowe. Plazma: metody grzania i utrzymywania plazmy (metoda magnetyczna i bezwładnościowa). Technologie oparte na pułapce magnetycznej: stellerator i tokamak. System elektromagnesów nadprzewodnikowych w tokamaku. Chłodzenie kriogeniczne. Wprowadzenie i omówienie eksperymentu ITER Koncepcja prototypowej elektrowni termojądrowej. Zaliczenie.20
20

Formy aktywności - projekty

KODForma aktywnościGodziny
A-P-1Uczestnictwo w zajęciach.15
A-P-2Praca własna studenta.8
A-P-3Konsultacje.2
25
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach.20
A-W-2Praca własna studenta.4
A-W-3Konsultacje.1
25
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięENE_2A_TJiW/06_W01Student ma wiedzę z zakresu podstawowych reakcji termojądrowych i możliwości ich wykorzystania w celu pozyskiwania energii oraz zakresu podstaw bezwładnościowej fuzji jądrowej i podstaw technologii fuzji jądrowej z wykorzystaniem magnetycznego uwięzienia plazmy.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówENE_2A_W02Ma poszerzoną wiedzę w zakresie fizyki obejmującą podstawy fizyki kwantowej, jądrowej, w tym wiedzę niezbędną do zrozumienia procesów i zjawisk fizycznych zachodzących w złożonych systemach elektroenergetycznych
ENE_2A_W03Ma szczegółową wiedzę w zakresie zasad budowy, modelowania, projektowania i eksploatacji elementów i systemów elektroenergetycznych
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie się z fuzją opartą na uwięzieniu plazmy w polu magnetycznym (magnetic confinement fusion) i fuzją bezwładnościową (inertial confinment fusion) oraz wybranymi eksperymentami.
Treści programoweT-W-1Procesy syntezy w gwiazdach, powstawanie pierwiastków. Cykl słoneczny. Reakcje fuzji jądrowej i możliwość ich zastosowania w energetyce jądrowej. Problemy syntezy: bilans energetyczny, warunki zapłonu plazmy. Zagadnienia materiałowe. Plazma: metody grzania i utrzymywania plazmy (metoda magnetyczna i bezwładnościowa). Technologie oparte na pułapce magnetycznej: stellerator i tokamak. System elektromagnesów nadprzewodnikowych w tokamaku. Chłodzenie kriogeniczne. Wprowadzenie i omówienie eksperymentu ITER Koncepcja prototypowej elektrowni termojądrowej. Zaliczenie.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny z wykorzystaniem środków do prezentacji multimedialnych.
M-3Konsultacje.
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Aktywność na zajęciach
S-3Ocena podsumowująca: Pisemny egzamin.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Na egzaminie zaliczeniowym uzyskał od 51% do 65% maksymalnej ilości punktów
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięENE_2A_TJiW/06_U01Student potrafi sformułować podstawowe prawa fizyczne dotyczące fuzji jądrowej i zastosować je do rozwiązywania prostych problemów fizycznych z zakresu fuzji jądrowej.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówENE_2A_U01Potrafi uzyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł; także w języku obcym w zakresie energetyki, potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji i krytycznej oceny, a także wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie się z fuzją opartą na uwięzieniu plazmy w polu magnetycznym (magnetic confinement fusion) i fuzją bezwładnościową (inertial confinment fusion) oraz wybranymi eksperymentami.
Treści programoweT-P-1Analiza, w oparciu o symulacje numeryczne, wybranych zagadnień cieplno-przepływowych dotyczących chłodzenia magnesów nadprzewodnikowych lub działania instalacji kriogenicznych wykorzystywanych w technologii fuzji jądrowej.
T-P-2Prezentacja i dyskusja wyników zrealizowanych zadań
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny z wykorzystaniem środków do prezentacji multimedialnych.
M-2Ćwiczenia projektowe
M-3Konsultacje.
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Aktywność na zajęciach
S-2Ocena podsumowująca: Prezentacja ze zrealizowanego zadania
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student potrafi sformułować niektóre prawa fizyczne dotyczące fuzji jądrowej i niewielkim stopniu potrafi zastosować je do rozwiązywania prostych problemów fizycznych z zakresu fuzji jądrowej.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięENE_2A_TJiW/06_U02Student potrafi rozwiązać proste zagadnienia inżynierskie dotyczące zagadnień cieplno-przepływowych w technologii fuzji jądrowej.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówENE_2A_U02Potrafi pracować indywidualnie i w zespole; potrafi ocenić czasochłonność zadania; potrafi kierować małym zespołem w sposób zapewniający realizację zadania w założonym terminie
ENE_2A_U03Potrafi opracować dokumentację dotycząca realizacji zadania technicznego i przygotować tekst zawierający omówienie wyników realizacji tego zadania
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie się z fuzją opartą na uwięzieniu plazmy w polu magnetycznym (magnetic confinement fusion) i fuzją bezwładnościową (inertial confinment fusion) oraz wybranymi eksperymentami.
Treści programoweT-P-1Analiza, w oparciu o symulacje numeryczne, wybranych zagadnień cieplno-przepływowych dotyczących chłodzenia magnesów nadprzewodnikowych lub działania instalacji kriogenicznych wykorzystywanych w technologii fuzji jądrowej.
T-P-2Prezentacja i dyskusja wyników zrealizowanych zadań
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny z wykorzystaniem środków do prezentacji multimedialnych.
M-2Ćwiczenia projektowe
M-3Konsultacje.
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Aktywność na zajęciach
S-2Ocena podsumowująca: Prezentacja ze zrealizowanego zadania
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student słabo radzi sobie z rozwiązywaniem prostych zagadnień inżynierskich dotyczących zagadnień cieplno-przepływowych w technologii fuzji jądrowej.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięENE_2A_TJiW/06_U03Student potrafi przygotować i przedstawić krótka prezentację poświęconą wynikom zrealizowanego zadania.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówENE_2A_U04Potrafi przygotować i przedstawić prezentację na temat realizacji zadania projektowego lub badawczego oraz przeprowadzić dyskusję dotyczącą przedstawionej prezentacji
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie się z fuzją opartą na uwięzieniu plazmy w polu magnetycznym (magnetic confinement fusion) i fuzją bezwładnościową (inertial confinment fusion) oraz wybranymi eksperymentami.
Treści programoweT-P-1Analiza, w oparciu o symulacje numeryczne, wybranych zagadnień cieplno-przepływowych dotyczących chłodzenia magnesów nadprzewodnikowych lub działania instalacji kriogenicznych wykorzystywanych w technologii fuzji jądrowej.
T-P-2Prezentacja i dyskusja wyników zrealizowanych zadań
Metody nauczaniaM-2Ćwiczenia projektowe
M-3Konsultacje.
Sposób ocenyS-2Ocena podsumowująca: Prezentacja ze zrealizowanego zadania
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student pobieżnie przygotował i przedstawił krótka prezentację poświęconą wynikom zrealizowanego zadania.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięENE_2A_TJiW/06_K01Student rozumie potrzebę uczenia się oraz podnoszenia swoich umiejętności i kompetencji zawodowych.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówENE_2A_K04Rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się i podnoszenia kompetencji zawodowych oraz potrafi inspirować proces uczenia się innych osób
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie się z fuzją opartą na uwięzieniu plazmy w polu magnetycznym (magnetic confinement fusion) i fuzją bezwładnościową (inertial confinment fusion) oraz wybranymi eksperymentami.
Treści programoweT-W-1Procesy syntezy w gwiazdach, powstawanie pierwiastków. Cykl słoneczny. Reakcje fuzji jądrowej i możliwość ich zastosowania w energetyce jądrowej. Problemy syntezy: bilans energetyczny, warunki zapłonu plazmy. Zagadnienia materiałowe. Plazma: metody grzania i utrzymywania plazmy (metoda magnetyczna i bezwładnościowa). Technologie oparte na pułapce magnetycznej: stellerator i tokamak. System elektromagnesów nadprzewodnikowych w tokamaku. Chłodzenie kriogeniczne. Wprowadzenie i omówienie eksperymentu ITER Koncepcja prototypowej elektrowni termojądrowej. Zaliczenie.
T-P-1Analiza, w oparciu o symulacje numeryczne, wybranych zagadnień cieplno-przepływowych dotyczących chłodzenia magnesów nadprzewodnikowych lub działania instalacji kriogenicznych wykorzystywanych w technologii fuzji jądrowej.
T-P-2Prezentacja i dyskusja wyników zrealizowanych zadań
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny z wykorzystaniem środków do prezentacji multimedialnych.
M-2Ćwiczenia projektowe
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Aktywność na zajęciach
S-2Ocena podsumowująca: Prezentacja ze zrealizowanego zadania
S-3Ocena podsumowująca: Pisemny egzamin.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student słabo rozumie potrzebę uczenia się oraz podnoszenia swoich umiejętności i kompetencji zawodowych.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięENE_2A_TJiW/06_K02Student potrafi współdziałać i pracować w zespole.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówENE_2A_K05Potrafi współdziałać i pracować w grupie, przyjmując w niej różne role oraz odpowiednio określić priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub innych zadania
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie się z fuzją opartą na uwięzieniu plazmy w polu magnetycznym (magnetic confinement fusion) i fuzją bezwładnościową (inertial confinment fusion) oraz wybranymi eksperymentami.
Treści programoweT-P-1Analiza, w oparciu o symulacje numeryczne, wybranych zagadnień cieplno-przepływowych dotyczących chłodzenia magnesów nadprzewodnikowych lub działania instalacji kriogenicznych wykorzystywanych w technologii fuzji jądrowej.
T-P-2Prezentacja i dyskusja wyników zrealizowanych zadań
Metody nauczaniaM-2Ćwiczenia projektowe
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Aktywność na zajęciach
S-2Ocena podsumowująca: Prezentacja ze zrealizowanego zadania
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student ujawnia mierne zaangażowanie w pracy zespołowej.
3,5
4,0
4,5
5,0