Popis laboratoří a vybavení akademických členů sdružení CENEN

Popis laboratoří a vybavení akademických členů sdružení CENEN

Za texty popisující vybavení pracovišť jsou zodpovědní zástupci jednotlivých kateder a ústavů.

Autor: Členové sdružení CENEN Editor: Jaroslav Zeman, Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská, ČVUT v Praze Břehová 7, 115 19 Praha 1 Vydalo České vysoké učení technické v Praze ISBN 978-80-01-05450-5

CENEN – Czech Nuclear Education Network CENEN je dobrovolné akademické sdružení, jehož hlavní činností je poskytovat kvalitní a udržitelné vzdělávání v oboru Jaderného inženýrství. Vysoké kvality vzdělávání lze dosáhnout díky efektivní spolupráci univerzit i komerčních partnerů. Přenos informací mezi studenty a akademickými pracovníky je vylepšován organizováním workshopů, seminářů a diskuzí s odborníky z České republiky i ze zahraničí. Zahraniční spolupráce je rozšiřována především díky začlenění do evropské organizace ENEN - European Nuclear Education a spolupráci s WNU – World Nuclear University. Sdružení bylo založeno 3. května 2005 a od té doby se počet členů rozrostl na 17 členů z akademických institucí a 4 přidružené komerční partnery.

Projekt CENEN-NET Projekt CENEN-NET je řešen v rámci Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost s vazbou na prioritní osu č. 2 - Terciální vzdělávání, výzkum a vývoj a oblast podpory č. 2.4. - partnerství a sítě. Cílem projektu je prohloubení spolupráce mezi pracovišti vzdělávacích vysokoškolských institucí, které zabezpečují vzdělání v oblasti jaderné energetiky a jsou sdružené ve volném akademickém společenství CENEN. Na projektu spolupracují: ČVUT v Praze, VŠCHT Praha, ZČU Plzeň, VŠB-TU Ostrava, VUT Brno, TU Liberec, SÚJB, ČEZ a.s., ÚJV Řež a.s., ŠKODA JS a.s. a VÍTKOVICE ÚAM a.s. Stěžejními aktivitami projektu jsou stáže mezi jednotlivými pracovišti, společné workshopy, semináře a konference, na kterých bude docházet k upevňování a především navazování nových kontaktů z akademické, státní i aplikační sféry, a to jak tuzemské, tak i mezinárodní. Klíčovou aktivitou je vytvoření kanceláře projektové podpory, která bude pomáhat partnerství CENEN s přípravou domácích i mezinárodních projektů. Aktivity projektu vedou především k rozšíření partnerství CENEN přenosem znalostí z centra do regionů a dále předáním a umožněním využití

4

zahraničních a tuzemských průmyslových kontaktů pražských VŠ regionálním a mezi regionálními vzájemně. Hlavním výstupem projektu je hlubší spolupráce mezi univerzitami, aplikační i státní sférou a navázání profesních kontaktů. Cílovou skupinou projektu jsou akademičtí pracovníci a studenti mimopražských univerzit zapojených do vzdělávání v oblasti jaderné energetiky. Konkrétně se jedná o 7 pracovišť na úrovni kateder a ústavů fungujících na 7 různých fakultách 4 vysokých škol (ZČU Plzeň, TU Liberec, VŠB-TU Ostrava a VUT Brno). Informace o projektu a jeho řešení jsou umístěny na internetových stránkách projektu: www.cenen.net a sdružení CENEN: www.cenen.cz.

5

Akademičtí členové sdružení CENEN: •

České vysoké učení technické v Praze o

Fakulta elektrotechnická Katedra elektroenergetiky

o

Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská Katedra dozimetrie a aplikace ionizujícího záření Katedra jaderné chemie Katedra jaderných reaktorů Katedra materiálů

o

Fakulta stavební Katedra betonových a zděných konstrukcí

o

Fakulta strojní Ústav energetiky

•

Masarykova univerzita v Brně o

Fakulta sociálních studií Katedra mezinárodních vztahů a evropských studií

•

Technická univerzita v Liberci o

Fakulta strojní Katedra energetických zařízení

•

Vysoké učení technické v Brně o

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Ústav elektroenergetiky

o

Fakulta strojního inženýrství Energetický ústav

6

•

Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava o

Fakulta strojní Katedra energetiky

•

Vysoká škola chemicko-technologická v Praze o

Fakulta technologie a ochrany prostředí Ústav energetiky

•

Západočeská univerzita v Plzni o

Fakulta aplikovaných věd Katedra matematiky

o

Fakulta elektrotechnická Katedra elektroenergetiky a ekologie

o

Fakulta strojní Katedra energetických strojů a zařízení

7

Základem kvalitního vzdělání je doplnit přednášky a semináře vhodnou experimentální výukou a praxí. Každé pracoviště na jednotlivých univerzitách vybudovalo během svého působení řadu laboratoří a experimentálních zařízení, která jsou určena pro rozšíření teoretické výuky. Možnost podílet se na experimentech a ověřit si tak teoretické znalosti na skutečném zařízení výrazně zvyšují schopnosti absolventů technických vysokých škol, a tím také jejich konkurenceschopnost na trhu práce, a to nejen v rámci České republiky, ale také v mezinárodním měřítku. Vybudovat velká experimentální zařízení nebo pořídit speciální měřicí přístroje je finančně náročné, čímž se stává dané vybavení pro řadu pracovišť nedostupným. V rámci sdružení CENEN je snaha o efektivní využívání laboratoří a experimentálních vybavení formou jejich sdílení a poskytování vzdělání také studentům z ostatních pracovišť. Díky této spolupráci je možné rozšířit množství moderních experimentálních zařízení na území České republiky, a tím zvýšit úroveň absolventů připravovaných pro práci v jaderném průmyslu. Tato brožura představuje přehled experimentálních zařízení provozovaných v rámci sdružení CENEN. Tyto laboratoře a specializovaná pracoviště jsou otevřená nejen všem studentům univerzit se sdružení CENEN, ale také ostatním zájemcům z technických škol z České republiky i ze zahraničí.

8

Katedra elektroenergetiky, Fakulta elektrotechnická, ČVUT v Praze Laboratoř vysokých napětí Laboratoř může provádět napěťové zkoušky (200 kV DC a do 500 kV AC průmyslového kmitočtu a dále při atmosférickém a spínacím impulsu do amplitudy 1200 kV) a speciální zkoušky jako je měření a vyhodnocování výbojové činnosti v elektrických strojích a zařízeních, snímání frekvenčních charakteristik pro ověření stavu vinutí transformátorů, zkoušky přepěťových ochran pro silová a telekomunikační zařízení v rámci EMC a zjišťování charakteristik elektrostatických odlučovačů. V laboratoři se provádí kalibrace přístrojů na měření vysokých napětí a velkých proudů (Rogowského cívka, měřicí transformátor proudů), napěťové zkoušky ochranných a pracovních pomůcek a měření částečných výbojů.

Laboratoř elektrických ochran Laboratoř je vybavena elektrickými ochranami starších typů i nejmodernějšími modely a dále jisticími prvky. Laboratoř je vybavena 6 měřicími pracovišti, která umožňují regulované napájení do 400 V AC a do 220 V DC. K měření se v laboratoři používají vedle klasických přístrojů (magnetoelektrických a feromagnetických) 9

i moderní digitální přístroje a osciloskopy spolupracující s moderní výpočetní technikou. Dále jsou zde přístroje určené k měření kvality elektrické energie analyzátory elektrické sítě (BK 550 Elcom, CIRCUTOR QNA-412, CIRCUTOR CAVA), přístroj OMICRON CMC 256-6 pro měření a testování digitálních ochran a sonda pro měření elektrického a magnetického pole.

10

Model elektrárenského bloku Laboratoř je vybavena fyzikálním modelem elektrické části elektrárenského bloku (synchronní stroj poháněný W-L soustrojím a připojitelný přes blokový transformátor a tlumivku do soustavy). Je určena pro výuku manipulací s elektrárenským soustrojím, testování ochranných systémů, přechodných jevů a poruch v elektroenergetických systémech. Laboratoř je vhodná pro výuku i pro školení odborníků v oblasti elektroenergetiky.

Laboratoř světelné techniky Laboratoř je akreditována Úřadem civilního letectví ČR pro ověřování světelně technických parametrů letištních návěstidel. Laboratoř je vybavena přístroji: kulový integrátor, goniofotometr, fotometrická lavice, spektrofotometr, kontrastoměr, měřič odrazů, jasoměry aj. V laboratoři je možné provádět počítačové a fotometrické ověřování světelně technických kvantitativních, kvalitativních parametrů osvětlovacích soustav a návrhy osvětlovacích soustav v prostorech se zrakově náročnými činnostmi v průmyslu, ve zdravotnictví, ve školách, v kancelářích aj.

11

12

Katedra dozimetrie a aplikace ionizujícího záření, Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská, ČVUT v Praze Laboratoř termoluminiscenční a gelové dozimetrie Termoluminiscenční dozimetrie je provozována pomocí vyhodnocovacího zařízení Harshaw-3500 HT, primárně určeného pro dozimetry typu TLD-100, lze jej nicméně používat i pro další typy dozimetrů, např. aluminofosfátová skla. Vyhodnocovací zařízení umožňuje odečítat integrální signál i záznam průběhu vyhřívací křivky. Kromě využití v dozimetrii lze aplikovat zařízení i k výzkumu fyziky pevných látek. Termoluminiscenční signál umožňuje měřit koncentraci a hloubku pastí v zakázaném pásu materiálu a poskytuje tak cenné informace. Příkladem úspěšné vědecké aplikace může spolupráce s Fyzikálním ústavem AV ČR na výzkumu scintilátorů.

Vy hodnocovací zařícení pro TLD dozimetry Harshaw-3500 HT s vakuovou pinzetou.

Gelová dozimetrie umožňuje stanovit 3D rozložení dávky ionizujícího záření v materiálu blízkém tkáňově ekvivalentnímu. Základem je gel, kterým se před ozařováním naplní nádoba požadované geometrie. Vlivem ozáření změní gel svoje vlastnosti (hustota, optické vlastnosti) v závislosti na absorbované dávce. Laboratoř je vybavena zařízením a surovinami pro přípravu gelů a dále optickým tomografem, který umožňuje určit dávku ve všech třech rozměrech v rozsahu jednotek až desítek Gy a spektrofotometrem.

13

Optický tomograf pro vy hodnocování gelových dozimetrů

Jednopaprskový, mřížkový spektrofotometr Helios BETA.

Laboratoř rentgenfluorescenční analýzy Rentgenfluorescenční analýza je rychlá, univerzální, multielementální, nedestruktivní analytická metoda, jež se zakládá na měření spekter charakteristického záření X, která jsou vybuzena ionizujícím zářením. Zařízení ve vybavení KDAIZ umožňují měřit prvky s protonovým číslem 15 a vyšším, v koncetracích asi od 0,1 % výše. Díky rentgenové optice je možno měřit složení velmi malých ploch o rozměrech desítek mikronů, ba pomocí skenování zjišťovat 2D rozložení prvků v měřeném objektu.

Měření starého tisku pomocí rentgenfluorescenční analýzy . Vlevo rentgenka, vpravo Si PIN detektor.

Všechny prvky jsou stanovovány při jednom měření, jehož délka nikdy nepřesáhne v jednom bodě několik málo minut. Vzorek není třeba pro účely měření nijak upravovat a metoda jej nijak nepoškozuje.

14

Laboratoř je vybavena třemi rentgenkami, Si PIN detektorem, SDD detektorem, Si(Li) detektorem, radionuklidovými zdroji 55 Fe i 238 Pu a zařízením umožňujícím skenování plošných objektů. Laboratoř spektrometrie záření gama Spektrometrická laboratoř je vybavena třemi HPGe detektory v olověném stínění. Primárně jsou určeny pro měření vzorků v geometrii Marinelliho nádoby, v úvahu však připadají i další geometrie. HPGe detektory jsou běžné, neinvertované detektory, vhodné ke spektrometrii záření gama od 50 keV výše. V případě potřeby měření nižších energií lze vyžít Si(Li) detektor, jenž je umístěn v laboratoři rengentfluorescenční analýzy.

Laboratoř spektrometrie záření gama se dvěma HPGe detektory , stíněním, stínícím boxem a elektronikou

Laboratoř termoluminiscenčního datování K datování objektů z keramiky, pálené hlíny apod. lze užít metodu termoluminiscenčního datování. Je založena na předpokladu, že v měřeném objektu se nalézá materiál s vlastnostmi termoluminiscenčního dozimetru s velmi nízkým fadingem. V důsledku ozařování se v materiálu kumuluje absorbovaná dávka, kterou lze měřit a při znalosti dávkového příkonu přepočíst na stáří objektu. Nutnou podmínkou je však vymazaní termoluminiscenčního signálu v určitý okamžik v historii, typicky se jedná o vypálení cihly, keramického předmětu apod. Laboratoř termoluminiscenčního datování je vybavena zařízením k odběru i přípravě vzorků pro termoluminiscenční datování a samozřejmě i přístrojem k vlastnímu stanovení stáří historických objektů. Laboratoř výpočetní tomografie V současné době se buduje laboratoř pro výpočetní tomograf. Tomograf bude osazen detektorem sestávajícím z CCD kamery a scintilujícího screenu z LuAG:Ce, případně pixelovým detektorem TimePix. Oba tyto detektory umožňují dosáhnout vysokého prostorového rozlišení. Tomograf je zamýšlen spíše pro zobrazování menších objektů, resp. detailů s velikostí kolem 1 cm a méně. 15

Ozařovací hala a praktikum Dejvice Praktikum radiologické fyziky v Dejvicích je vybaveno vyřazenými diagnostickými přístroji (mamograf, zubní rentgen, konvenční rentgen), které jsou však plně funkční. Lze např. stanovovat kvalitu jejich obrazu a další parametry. Pomocí ionizačních komor lze proměřit i parametry svazků rtg přístrojů i dávku obdrženou pacientem. Ionizační komory lze využít i v ozařovací hale, v níž je umístěn vodní fantom a zdroj gama záření 137 Cs. Zde lze proměřit profil svazku tohoto ozařovače. V ozařovací hale je též starší zdroj neutronů 252 Cf a detektory neutronů: dlouhý BF 3 počítač a LiI:Eu scintilátor se sadou Bonnerových sfér použitelných pro spektrometrii neutronů. Dozimetrické praktikum K dispozici jsou jednoduché detektory, elektronické moduly systému NIM i CAMAC a 2 osciloskopy, které slouží především k výuce, jsou však dostatečně univerzální i pro jiné účely. Jmenovitě se jedná o krystaly NaI:Tl, plastové scintilátory, elektronické osobní dozimetry, 2 proporcionální detektory, YAG:Ce scintilátor s vakuovou komorou pro spektrometrii záření α, křemíkový detektor s povrchovou bariérou a vakuovou komůrkou (spektrometrie α), GM trubice pro γ záření, zvonkové GM detektory, Lucasovy komůrky, měřáky radonu typu RADIM-3, ionizační komory pro měření radonu, spektrometrické zesilovače, zdroje VN, zdroje NN, koincidenční jednotky, jednokanálové i mnohokanálové analyzátory, zpožďovací linky, převodníky času na amplitudu, mnohokanálový čítač, analyzátor tvaru pulzů, generátory referenčních pulzů, fotonásobiče, propojovací kabely, radionuklidové zdroje ionizujícího záření, emanační zdroj radonu a řada dalšího, méně specifického vybavení (váhy, posuvná měřítka apod.). Ostatní Katedra je dále vybavena několika přístroji sloužících k terénní gama spektrometrii: scintilační detektory BGO a NaI:Tl, několika přístroji k měření radonu a systémem ARES pro tomografické stanovení měrných odporů hornin. Katedra má oprávnění i přístrojové vybavení k provádění tzv. zkoušek dlouhodobé stability uzavřených radionuklidových zdrojů pomocí otěrových zkoušek.

16

Katedra provozuje dva starší 60 Co ozařovače typu GAMACELL 220 s dávkovým příkonem 4 Gy/hod a 60 Gy/hod. Pracovníci zabývající se metodou Monte Carlo mají k dispozici výpočetní cluster a programy MCNP a Fluka.

Použití přístroje FRITRA-4 pro kontinuální monitorování radonu a jeho dceřinných produktů v jesky ni.

Měření dávkových příkonů v okolí JE Temelín.

17

Ozařovač Gamacell 220 s vy sunutou vzorkovací komorou se vzorky .

Katedra jaderné chemie, Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská, ČVUT v Praze Na Katedře jaderné chemie (KJCH) lze nalézt široké spektrum přístrojů a laboratorního vybavení, rozdělené do deseti laboratoří, využívaných čtyřmi výzkumnými skupinami: Skupinou separace a radioanalytiky, Skupinou radiofarmaceutické chemie, Skupinou migrace radionuklidů a toxických látek v ŽP a Skupinou radiační chemie. Více podrobností viz www.jaderna-chemie.cz. Laboratoř instrumentálních metod slouží jako analytické zázemí KJCH. Vedle standardního laboratorního zařízení (váhy, sušárny, třepačky, pH-metry, odstředivky, termostaty, autoklávy, …) se zde pracuje i na řadě investičně náročnějších analytických přístrojů a vybavení (atomový absorpční spektrometr Varian AA240FS a AA280Z, analyzátor rtuti AMA 254, UV-vis spektrometr – Varian Cary 100, automatický titrátor TIM 845, kapalinový chromatograf HPLC Watrex, plynový chromatograf CP-9002 s ECD detektory a FID, potenciostat/galvanostat/ZRA Reference 600 s rotační elektrodou, rtg. difraktometr, termoanalyzátor TGA, DTA, DSC Lasys Evo, vakuová pec Clasic 0415 VAK, přístroj na stanovení velikosti měrných povrchů práškovitých materiálů a rukavicový box). Součástí této laboratoře je rovněž dílna vybavená stolní frézou, stojanovou vrtačkou, stolním soustruhem a čelní bruskou.

V Laboratoři TRLFS (časově rozlišená laserem indukovaná fluorescenční spektrometrie) je experimentálně studována speciace uranu a nově i dalších prvků, charakterizovatelných indukovanou fluorescencí jejich komplexů v kapalné fázi, např. europia. Hlavními komponenty tohoto analytického zařízení jsou Nd:YAG 18

laserem čerpaný laditelný laserový systém VIBRANT™ 355 II, spektrograf MS257™, ICCD kamera ANDOR iStar. K vyhodnocení získaných dat (časově rozlišených spekter) slouží v této laboratoři vlastní nástroje pro aplikaci faktorové analýzy.

V Laboratoři zdrojů záření jsou k dispozici zdroje UV záření (UV výbojka o výkonu 120 W a UV lampy o výkonu 4x25 W s optickou lavicí), zdroj záření gama Co-60 GammaCell, zdroj urychlených elektronů LINAC a poloprovozní aparatura pro ozařování kapalných prostředí urychlenými elektrony v průtokovém a cirkulačním režimu. Výzkum je zde zaměřen zejména na využití nanotechnologií pro minimalizaci kontaminace ŽP (radionuklidy, těžké kovy) a netradiční syntézu anorganických nanoscintilátorů. Zdrojů záření je využíváno rovněž k ozařování biologických materiálů. Na Pracovišti bioradiační chemie lze pracovat s laminárním boxem Aura Mini (BioAir), autoklávem Tuttnauer 2540Ms objemem komory 23 L, termostatem Lovibond ET 618 (Liebherr), mikroskopem DN45 s přenosem obrazu na obrazovku (Lambda Praha) a orbitální třepačkou IKA MS3 basics. V současné době jsou zde studovány účinky ultrafialového a ionizujícího záření na modelové biomembrány a povrch živých buněk, stejně jako možnosti chemické ochrany buněk před účinky těchto zdrojů záření. V komplexu Radiochemických laboratoří je možné nalézt laboratoře II. kategorie vybavené radiochemickými digestořemi, sadou měřičů kontaminace, vakuovou sušárnou Vacucell-22 (Brněnská Medicínská Technika, a.s.), lyofilizátorem LYOVAC GT2 (SRK System Technik), titrátorem ABU-901 a základními přístroji potřebnými pro výzkum a výuku v oblasti separační a analytické radiochemie. 19

Radiometrická laboratoř je vybavena spektrometrem záření gama s vysokým rozlišením se stíněním pro nízkopozaďová měření (mnohakanálový analyzátor ORTEC - EG&G ORTEC USA s koaxiálním polovodičovým detektorem PGT PIGC 22 - Priceton Gamma Technologies, USA - účinnost 22%, rozlišení 1,9 keV pro Co-60 s Eγ = 1332 keV, chlazen kapalným dusíkem); spektrometrem záření gama s vysokým rozlišením pro běžná měření (detektor HPGe 40% Canberra GC4019, digitální spektrometr ORTEC DSpec Junior 2.0, chladicí agregát Canberra Cryolectric II); spektrometrem záření gama nízkých energií s vysokým rozlišením (mnohakanálový analyzátor ORTEC 926 a detektor Canberra GL0510P/S, chlazený kapalným dusíkem); spektrometrem záření gama se středním rozlišením (detektor LaBr(Ce) a kompaktní mnohakanálový spektrometr ORTEC DigiBASE-E konstrukčně upravený jako ponorná sonda (do 10 m) o průměru 85mm), NaI(Tl) čítačovými systémy v jednokanálovém zapojení; spektrometrem záření alfa ORTEC OCTETE Plus (8-komůrkový systém s PIPS detektory čítačem s proporcionálním detektorem), kapalinovou scintilační spektrometrií – Triathler Standard, Triathler s dodatečným NaI(Tl) studňovým detektorem a přídavným Pb stíněním, 3-fotonásobičový scintilační spektrometr Hidex 300SL (vše Hidex Oy, Finsko); rentgenfluorescenčním přenosným analyzátorem NITON XL3t 900S GOLDD Thermo Scientific/HUKOS s.r.o.; elektrodepozicí TTi EL302RD a teflonovou aparaturou pro alfaspektrometrii. V této laboratoři jsou v současnosti studovány separační metody v radiochemii (např. separace minoritních aktinoidů z vysokoaktivních odpadů pro jejich transmutaci „Partitioning“ , vývoj nových separačních materiálů, zejména pevných extrahentů a kompozitních měničů iontů, vývoj postupů přípravy prekurzorů pro pokročilá jaderná paliva, separace radionuklidů z provozních kapalných radioaktivních odpadů jaderně-energetických zařízení, dekontaminace půd) a radioanalytické metody se zaměřením na vývoj nových metod pro stanovení těžko měřitelných radionuklidů 20

v radioaktivních odpadech nebo v životním prostředí a přípravu vzorků radionuklidů s dlouhým poločasem radioaktivní přeměny pro měření pomocí AMS (Accelerator Mass Spectrometry). Pracoviště studia migrace a speciace radionuklidů disponuje základním laboratorním vybavením pro charakterizaci sorpčních a retardačních vlastností přírodních horninových materiálů, softwarovými nástroji pro vyhodnocování výsledků laboratorních experimentů a simulace transportu kontaminantů v životním prostředí (např. PHREEQC, MINTEQ a GoldSim) a vlastními metodikami a softwarovými nástroji pro vedení a vyhodnocování experimentů a simulačních výpočtů. Pracovníci této skupiny zde studují interakce vybraných radionuklidů s materiály bariér úložišť odpadů a s horninovými materiály, difúzi kritických radionuklidů materiály bariér, a modelují rovnovážné a kinetické zákonitosti komplexace a speciaci těžkých kovů a aktinidů ve složitých geochemických systémech. V rámci této laboratoře se vytvářejí a aplikují i simulační nástroje k celkovému hodnocení podzemního úložiště ozářeného jaderného paliva a vysoce aktivních radioaktivních odpadů (Performance Assessment).

Radiochemické praktikum je vybavené radiochemickou digestoří, stíněnou skříní pro zásobní roztoky radionuklidů, sadou měřičů kontaminace, radiochromatografickým skenerem Canberra/Bioscan AR-2000, jednokanálovými scintilačními a GM systémy, rukavicovým boxem, sušárnou EcoCel 22 (Brněnská Medicínská Technika, a.s.), termoreaktorem Spectroquant 420 do 150°C, ponornými termostaty až do objemu 15 L, zdroji pro elektroforézu a elektrolýzu (Consort EV231, Manson DualTracking DPD 3030), pecí na 1000°C, neutronovým AmBe zdrojem 500 mCi, termostatovanou třepačkou -5 - 75°C s Peltiérovým a pasivním vodním chlazením, spektrofotometrem Helios Ypsilon, vysokotlakým mikrovlnným 21

rozkladným zařízením s jednou pozicí ERTEC Magnum 01-04 a Lucasovými komůrkami pro měření Rn. Na tomto pracovišti probíhá většina praktik KJCH (praktika z detekce ionizujícího záření, z instrumentálních metod, z jaderné chemie, z radioanalytických metod, z radiochemické techniky a ze separačních metod). V Laboratoři radiofarmak a značených sloučenin a Laboratoři organické syntézy se využívají aparatury pro značení organických látek a přípravu radiofarmak, modulární analytický HPLC systém s autosamplerem s možností UV/VIS, RI, vodivostní a radiometrické detekce, propojený se SW Clarity. Laboratoř dále disponuje TLC skenerem (AR-2000), ionizační komoru CRC-55tW a radiochemickými digestořemi. V laboratořích je také k dispozici základní laboratorní vybavení pro syntézy a zpracování organických látek jak v mikro tak makro měřítku (2.5 L dvouplášťový reaktor), kryostat Huber TC50E pro nízkoteplotní syntézy, vakuová linka s inertní větví, preparativní HPLC systém LKB s RI detektorem a sběračem frakcí (separace až 50 mg/1 loading). Laboratoře jsou vybaveny centrálními rozvody inertního plynu a vakua (XDS 5). Zázemí obou laboratoří tvoří strukturně analytická část sestávající z IČ spektrometru Nicolet Impact 400D a jednostupňového MS spektrometru Finnigan SSQ 7000, navíc je smluvně zajištěn NMR servis na externím spolupracujícím pracovišti AV ČR. Hlavní činností laboratoří je vývoj a optimalizace syntéz nových značených sloučenin a potenciálních radiofarmak, aplikace izotopů v biologii a medicíně, kontrola výstupní kvality značených sloučenin a radiofarmak pomocí HPLC a GC, strukturní analýza MS (ESI/CID, APCI), IR (ESP, DRIFT), NMR (1 H, 13 C, 3 H).

22

Katedra jaderných reaktorů, Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská, ČVUT v Praze Reaktor VR-1 Bazénový reaktor nulového výkonu slouží především k výuce studentů a periodickému školení pracovníků jaderných elektráren. Aktivní zóna je vybavena množstvím vertikálních kanálů, které slouží pro provozní měření výkonu, umístění dodatečných detektorů do aktivní zóny, případě ozařování drobných vzorků. Součástí reaktoru jsou i horizontální kanály s rychlouzávěrem a měřícími boxy pro experimenty s vyvedením svazku z aktivní zóny, k dispozici je potrubní pošta, zařízení pro studium zpožděných neutronů, simulaci bublinkového varu, provádění rychlých dynamických změn a teplotní ohřev. Aktivní zóna reaktoru je variabilní a mění se minimálně jednou ročně, na návrhu i samotném sestavení se podílejí také naši studenti. Pracoviště reaktoru je vybaveno různými typy detektorů neutronů včetně analyzátorů EMK-310 nezbytných pro vyhodnocení naměřeného spektra. K dispozici jsou také přenosné měřicí přístroje pro určení povrchové kontaminace od alfa a beta a přístroje pro měření dávkového příkonu od gama a neutronů. Na pracovišti reaktoru jsou k dispozici pro experimentální účely také palivové proutky EK-10, grafitové a beryliové bloky a těžká voda.

23

Pro výuku je připraveno několik standardních úloh, pro které jsou zpracovány metodiky, jako například: • • • • • •

Detekce neutronů Studium zpožděných neutronů Základní a pokročilá kinetika a dynamika reaktoru Měření reaktivity a stanovení kalibrační křivky Přibližování se ke kritickému stavu Krátkodobá instrumentální neutronová aktivační analýza

Mimo tyto základní úlohy určené k demonstraci fyzikálních aspektů provozu reaktoru je reaktor využíván také pro měření studentských prací a pro výzkum například v oblasti detekce neutronů a bezpečnostních systémů. Dále jsou pravidelně konány exkurze pro střední i vysoké školy. Neutronová laboratoř Laboratoř nabízí soubor praktických úloh z oblasti studia interakce neutronů s studia vlastností neutronových zdrojů. V rámci těchto úloh si mohou experimentálně ověřit teoretické poznatky získané při přednáškách v oblasti neutronové a reaktorové fyziky, přístrojů jaderné techniky, dozimetrie a ochrany.

látkou a studenti jaderné, radiační

Laboratoř využívá externí radionuklidové AmBe zdroje neutronů a tudíž je zcela nezávislá na školním reaktoru VR-1 jako zdroji neutronů. K dispozici je také malý přenosný pulsní generátor neutronů Model P385 (dodavatel firma Thermo Scientific), který využívá k produkci neutronů fúzní reakce D+D. Délka generátoru je 690 mm a 24

průměr 101 mm, váha celého zařízení je 17 kg. Generátor je schopen pracovat jak v kontinuálním, tak i pulsním režimu s frekvencí až 20 kHz. Neutrony produkované generátorem mají energii 2,5 MeV a maximální výtěžek se pohybuje okolo 6×106 n/s. Součástí laboratoře je grafitová prizma, vodní lázeň s řízeným ohřevem vody, manganová lázeň a zařízení pro studium vlastností foto-neutronových zdrojů. V laboratoři je možné měřit absolutní emisi radionuklidových zdrojů neutronů, připravit foto-neutronový zdroj a studovat jeho vlastnosti, studovat zpomalování a difuzi neutronů ve vodě nebo grafitu, tj stanovovat difúzní délku a Fermiho stáří neutronů, migrační plochu a extrapolovanou vzdálenost.

K dispozici je zařízení pro termoluminescenční měření, jehož součástí je čtečka TL dozimetrů RA'94, pec pro vyžíhávání dozimetrů a TL dozimetry pro měření neutronového a gama záření.

25

Spektrometrická laboratoř Laboratoř gama-spektrometrie obsahuje dva polovodičové detektory z velmi čistého germania a anorganický scintilační detektor. Hlavní polovodičový HPGe detektor, který je díky energetickému rozlišení 1,8 keV vhodný pro precizní gama-spektrometrická měření, je trvale instalován ve stínícím olověném boxu. Přenosný HPGe detektor slouží k měření vzorků v laboratoři, v hale reaktoru případně v neutronové laboratoři, v závislosti na druhu experimentu. Detektory slouží k měření různých gama spekter ozářených vzorků, jedná se zejména o měření monitorů (aktivační folie) neutronového pole a určování spektrálních charakteristik, stanovení izotopického složení vzorků metodou aktivační analýzy a studium vyhoření palivových článků školního reaktoru VR-1. Scintilační NaI(Tl) detektor slouží k analýze vzorků vodního hospodářství pracoviště VR-1 a lze ho použít i k analýze aktivačních folií. Elektronická laboratoř Elektronická laboratoř slouží k výuce a praktickým úlohám v předmětech základy elektroniky, počítačové řízení experimentů a programovatelná logická pole. Dále je používána k údržbě ovládacího zařízení reaktoru VR-1, testování a validaci software pro řídicí systémy jaderných reaktorů. Z vybavení je možné jmenovat 2 digitální osciloskopy HP54641D a Agilent MSOX3012A, univerzální měřicí přístroje Agilent 34410A, univerzální zdroj HP3245A, impulzní generátory HP8110A a HP81110A, logický analyzátor HP1652B, funkční generátory HP33120A a Agilent 33521A, měřič/generátor proudu/napětí Agilent B2902A, napájecími zdroji HPE3631A. Dále je laboratoř vybavena systémem pro programování pamětí, programovatelných polí a jednočipových mikropočítačů,

26

počítači vybavenými software pro vývoj programovatelných logických polí a software pro řízení měřicích přístrojů a generátorů. Simulátor jaderných elektráren Pro lepší pochopení provázanosti jednotlivých událostí na jaderné elektrárně má katedra k dispozici simulátory provozu pro reaktory – VVER-440, VVER-1000, ABWR, CANDU Jedná se o zjednodušené kopie monitorovacích systémů jaderných elektráren, které umožňují studentům vyzkoušet vliv jednotlivých parametrů na jaderný reaktor a naopak. Například vliv poklesu tlaku sekundární páry na odvod tepla, odstavení reaktoru po výpadku turbíny, opětovné spuštění reaktoru, změny výkonu, regulaci pomocí regulačních klastrů nebo kyseliny borité a podobně. Výpočetní nástroje Pro podporu výuky a pro potřeby výzkumu a vývoje je Katedra jaderných reaktorů vybavena výpočetními servery, které dohromady čítají více než 50 procesorových jader. Na nich je možné díky použití systému GNU/Linux vzdáleně spouštět výpočty v celé řadě aktuálních výpočetních kódů. Jedná se o Monte-Carlo transportní kód Serpent, nástroje pro přípravu a zpracování jaderných dat NJOY a TALYS a rozsáhlý balík výpočetních nástrojů SCALE, který umožňuje rozličné výpočty z oblasti jaderných reaktorů a výpočtů stínění. Pro uživatele s platnou licencí jsou dostupné Monte-Carlo kódy MCNP a MCNPX. Pro studenty a jejich práce jsou na základě bilaterálních dohod dostupné výpočetní kódy MOBY-DICK a ANDREA používané pro analýzu palivových kampaní na českých jaderných elektrárnách. Pro výpočty proudění a přenosu tepla má katedra dispozici kódy CFD kódy CCM+ a balík COSMOS/M s moduly HStar pro výpočty kondukce a FlowPlus pro výpočty proudění. Oba je možné použít pro termohydraulické analýzy aktivní zóny, primárního okruhu i dalších zařízení na jaderné elektrárně. V oblasti termomechaniky jaderného paliva používáme kódy FEMAXI-6, FRAPCON/FRAPTRAN a brzy i TRANSURANUS. Skupina těchto kódů je svým určením schopná pokrýt veškeré potřebné analýzy, standardních i havarijních stavů paliva. Pro studenty jsou při spolupráci se ŠKODA JS dostupné rovněž speciální kódy jejich produkce: CALOPEA (určená pro subkanálovou analýzu AZ) a STAMOD.

27

Katedra materiálů, Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská, ČVUT v Praze Katedra materiálů vychovává inženýry v oblasti Fyziky v oboru Diagnostika materiálů, a podílí se na výchově inženýrů v oborech Fyzika a technika termojaderné fúze, Matematické inženýrství a Matematická informatika. Vědeckovýzkumná činnost katedry v základním výzkumu i v rámci spolupráce s průmyslem je založena na komplexním přístupu ke studiu porušování těles a konstrukcí, zahrnujícím fyzikálně metalurgické aspekty, aplikace lomové mechaniky, matematické modelování polí napětí a deformace, výzkum procesů porušování v mikroobjemu i pravděpodobnostní přístup ke studiu spolehlivosti systémů. Mezinárodní spolupráce katedry je orientována především do oblasti studia únavového porušování materiálů. Do řešení projektu všech typů jsou zapojeni studenti magisterského i doktorského studia. Součástí katedry je fraktografické pracoviště, které má statut autorizované zkušebny českého leteckého průmyslu a výzkumu. Absolvent oboru Diagnostika materiálů je připraven pro komplexní tvůrčí činnost v materiálovém výzkumu, při vývoji a zavádění nových technologií i při řešení problémů životnosti a spolehlivosti systémů v různých oblastech strojírenství, energetiky a dopravy. Absolvent má obecný matematický a fyzikální základ, na nějž navazuje soubor znalostí z fyziky pevných látek, aplikované mechaniky kontinua, lomové a počítačové mechaniky. Během studia je důraz kladen na experimentální metody výzkumu vlastností materiálů v makro i mikroobjemu, na studium podstaty a projevů procesů porušování a na využití pravděpodobnostních a statistických metod. Profil absolventa umožňuje širokou adaptabilitu v základním a aplikovaném výzkumu nebo při výzkumné a vývojové činnosti v průmyslové praxi. Fraktografická laboratoř: • 3 řádkovací elektronové mikroskopy JEOL: JSM 5510 LV, JSM840 A, JSM 50 A • energiově-disperzní mikroanalyzátor

28

JEOL JSM 5510 LV

JEOL JSM 840A

JEOL JSM 50A

Metalografická laboratoř: • Metalografická přípravna vzorků, automatická leštička, elektrolytická leštička • světelné mikroskopy s digitálním výstupem • 3D rekonstrukce povrchu pomocí stereopárů

3D rekonstrukce povrchu pomocí steropárů

29

Laboratoř měření mikrotvrdosti • Nanoindentor s modulem mikroindentoru • Mikrotvrdoměry

Laboratoř mechanických zkoušek: • modernizovaný hydraulický pulzátor INOVA ZUZ 50 • vysokofrekvenční rezonanční pulzátor (SF-test) • tahové zkoušky, Charpyho rázová zkouška, měření tvrdosti

30

Pulzátor INOVA

SF-test

Instrumentované Charpy ho kladivo

Univerzální zkušební stroj Inspekt 100 kN

31

Katedra betonových a zděných konstrukcí, Fakulta stavební, ČVUT v Praze Všechny laboratoře fakulty stavební jsou určeny pro výzkum a ověřování vlastností stavebních materiálů, a tedy i materiálů používaných ve stavebních konstrukcích v jaderné energetice. Jsou zde vyšetřovány geologické poměry, které jsou důležité při zakládání těchto strategických staveb. Jsou zde vyšetřovány stavební materiály, jako beton a ocel, a to i za extrémních podmínek dlouhodobého zahřívání, požáru, chemické agresivity. Je zde též vyšetřováno proudění vody, jehož znalost je zásadní při projektování chladicího systému elektráren. Níže jsou vyjmenovány jednotlivé laboratoře, které mají vztah k jaderné energetice. Experimentální centrum Toto centrum působí jako akreditované pracoviště v oblasti zkušebnictví stavebních konstrukcí a materiálů. Provádí experimentální práce vědecko-výzkumné povahy a odborný servis stavebním firmám jak ve své laboratoři, tak v podmínkách in-situ. V rámci výuky se zde studenti seznamují se základními metodami experimentálního výzkumu mechanických vlastností stavebních materiálů a konstrukcí

32

Centrum experimentální geotechniky Toto centrum se zabývá řešením technických a praktických problémů mechaniky hornin a zemin a dále monitoringem speciálních povrchových staveb či podzemních staveb jako jsou podzemní zásobníky a sklady vyhořelých paliv. Chemická a technologická laboratoř Tato laboratoř se zabývá stanovením fyzikálních a chemických vlastností materiálů, jako je kámen, kamenivo, pojiva a další. Laboratoř transportních procesů Tato laboratoř, obdobně jako chemická a technologická laboratoř, se zabývá stanovením fyzikálních parametrů stavebních materiálů v simulovaném prostředí pomocí klimatizačních komor. Studenti se zde v rámci výuky seznamují například s problematikou difuzivity stavebních materiálů a jejich chování v extrémních tepelných podmínkách.

Mikromechanická laboratoř Tato laboratoř se zabývá komplexním výzkumem silikátových pojiv, především na bázi cementů a nově i odpadních elektrárenských popílků. Mezi špičkové laboratorní vybavení laboratoře patří tři nanoindentory, environmentální rastrovací elektronový mikroskop s mikroanalyzátorem a elektronovou difrakcí, mikroskop atomových sil, polarizační mikroskop a izotermální kalorimetr. Studenti se zde mohou seznámit s fázovými změnami silikátových pojiv na mikroúrovni vystavených extrémním podmínkám. 33

Vodohospodářská laboratoř Tato laboratoř slouží modelovému výzkumu hydraulických jevů v oblasti vodních staveb, vodních toků, vodovodů, čistíren odpadních vod apod.

34

Ústav energetiky, Fakulta strojní, ČVUT v Praze Experimentální zařízení Gaslift Experimentální zařízení z plexiskla pro sledování dvoufázového proudění vzduchvoda. Zařízení slouží pro měření rychlostí proudu (pomocí konduktometrů) a vizualizaci způsobu proudění pomocí vysokorychlostní kamery.

35

Experimentální zařízení pro výzkum krize varu na drátku Zařízení slouží pro ověřování korelací krize za atmosférických tlaků. Pracuje s vodou do teploty varu. Možnost použití různých typů drátků. Zkoumání vlivu drsnosti povrchu a čistoty povrchu Experimentální zařízení pro simulaci zatopení a obrácení proudu Zařízení slouží pro ověření korelací pro zatopení a obrácení proudu. Tento jev je velice důležitý pro havarijní chlazení aktivní zóny jaderných reaktorů. Zařízení pracuje na atmosférickém tlaku za pokojových teplot.

Experimentální zařízení pro výzkum krize varu na drátku

Experimentální zařízení pro simulaci zatopení a obrácení proudu

Zařízení pro ověření kolektoru barbotážní nádrže JE Temelín Zařízení slouží pro ověření parametrů nového kolektoru pro barbotážní nádrž JE Temelín. Je třeba ověřit nárůst tlaku v nádrži a chování dvoufázového proudění v nádrži.

36

Experimentální zařízení pro simulaci regulace výšky hladiny v nádrži Zařízení slouží ke stanovení výšky hladiny v nádrži a jeho regulaci pomocí škrcení na výtlaku čerpadla. Uzavřený regulační obvod je tvořen snímačem výšky hladiny, PID regulátorem a elektricky ovládaným škrtícím ventilem jako akčním členem. Regulační ventil na odtokovém potrubí horní nádrže slouží k nastavení rychlosti poklesu výšky hladiny v nádrži s možností sledovat odezvu regulačního obvodu na změnu odběru kapaliny. Neutronová kamera Hliníkové vodotěsné zařízení na scatter neutron tomografiii pro použití v jaderném reaktoru. Vyrobeno z 6061 hliníku, svařeno ve speciální atmosféře, za použití 99.9999 procentního stínění. Umožňuje instalaci detektoru jak tepelných tak rychlých neutronů a použití jak s komorou tak i bez ní. Testováno na hloubku 15m.

Funkční 1:1 model okraje reaktorové nádoby LWR Funkční 1:1 model okraje reaktorové nádoby LWR reaktoru pro studium radiačních vlastností na rozhraní železo-vzduch. Měnitelná geometrie i kompozice, vodotěsné a nekorodující provedení.

37

Zařízení pro ověření kolektoru barbotážní nádrže JE Temelín

38

Experimentální zařízení pro simulaci regulace výšky hladiny v nádrži

Katedra energetických zařízení, Fakulta strojní, TU v Liberci Laboratoř CFD: Katedra energetických zařízení disponuje několika licencemi komerčního programu Fluent (Ansys) pro numerické simulace proudění. Tento program se využívá především k výuce a také k řešení některých projektů. Mimo komerčního programu Fluent je také využíván program Opean Foam a také byl vyvinut vlastní kód pro simulaci proudění nestlačitelných tekutin s turbulentními modely DDES, zvláště užívaný pro simulaci proudění vodivých kapalin v rotačním magnetickém poli. Vizualizace proudění oleje v ozubených převodech V rámci spolupráce s firmami byl na katedře rozvíjen výzkum v oblasti vizualizace a simulace proudění oleje v převodových skříních. Kdy byl sledován ostřik oleje mechanicky namáhaných částí např. ložisek a místa záběru soukolí. S tím současně byl sledován vliv kavitace na ozubení. Měřící zařízení pro zjišťování charakteristik proudění v klimatizační jednotce Katedra má relativně dlouhou tradici spolupráce s firmami, zabývajícími se výrobou klimatizačních zařízení (GEA – Heat Exchanger, 2VV, Recutech). Katedra disponuje různými zařízeními pro určení charakteristik proudění v klimatizačních soustavách. Měření charakteristik proudění v ejektoru Měřící trať pro měření charakteristik proudění v ejektoru je určena především pro základní výzkum závislosti charakteru proudění (rychlost, tlak, objem přisátí vzduchu) v závislosti na vstupní rychlosti ejektorové trysky, geometrii trysky atd.

39

Vizualizace proudění oleje v ozubených převodech

Měřící zařízení pro zjišťování charakteristik proudění v klimatizační jednotce

Ejektor

Ejektor - detail

Měřící zařízení pro optimalizaci akumulačních nádrží na teplou vodu Toto zařízení je určeno především pro optimalizaci vnitřní geometrie nádrže, tak aby nedocházelo k teplotnímu rozvrstvení v nádrži a aby teplotní nabíjení a vybíjení trvalo co nejkratší dobu. Termoakustický motor V rámci výzkumu možností aplikace termoakustického motoru byl na katedře postaven jeho model. Zkoumají se základní charakteristiky a vlastnosti samotného zařízení, které mimo klasické termické výměny využívá i stojaté rezonance vzduchu v zařízení.

40

Rychlostní clonková trať Katedra má k dispozici malou clonkovou trať pro určení charakteristik malých ventilátorů.

Měřící zařízení pro optimalizaci akumulačních nádrží na teplou vodu

Ry chlostní clonková trať

Termoakustický motor

Turbokompresor Katedra disponuje měřící tratí pro zjišťování charakteristik proudění vysokých rychlostí. Hlavní součástí zařízení je digitálně řízený turbokompresor s nominálním výkonem 3500 m3 /h a přetlakem 1,5 bar. Vizualizace vysokorychlostního proudění šlírovacím přístrojem Katedra disponuje zařízením pro vizualizaci vysokorychlostního proudění pomocí metody šlíru. Simulovaný kanál s tryskou je modelován z čiré hmoty (sklo, plexisklo…) a přes tento kanál je propouštěno polarizované světlo, které na stínění zobrazí tmavá místa v oblastech, kde v proudění vznikají vysoké gradienty tlaku – především rázových vln. Vizualizace pomocí nízko hladinové vany Vizualizace proudění v modelovaných kanálech na hladké desce probíhá pomocí malých světlých částeček, které jsou rozstřikovány na nízkou hladinu tmavé proudící tekutiny na hladké desce s mírným hladinovým spádem.

41

Turbokompresor

Vizualizace vy sokory chlostního proudění šlírovacím přístrojem

Vizualizace pomocí nízko hladinové vany

Měření vlivu kavitace

Měření vlivu kavitace K měření vlivu – mechanickému opotřebení pevných materiálů kavitací, je určen především ultrazvukový kavitační generátor. Katedra provádí především základní výzkum chování kavitačních bublinek – vznik a zánik kavitačních bublinek a vliv na pevnou stěnu a zároveň interakcí kavitačních bublin s pevnou stěnou. Kromě generování kavitačních bublinek pomocí ultrazvuku, je také k dispozici generátor pomocí elektrického výboje.

42

Kalorimetr

Lamba metr

Laboratoř měření termomechanických veličin látek Nejzajímavějšími exempláři měřících přístrojů pro zjišťování termomechanických veličin látek jsou dva typy viskozitometrů – rotační a vibrační viskozitometr. Dva typy kalorimetrů pro tuhá a kapalná paliva se spalováním čistým kyslíkem, lambdametr pro určení tepelné vodivosti materiálu. Laboratoř laserové anemometrie Laboratoř laserové anemometrie disponuje zařízením pro měření rychlostí metodami LDA a vizualizací vektorového pole proudění pomocí metody PID. Kromě laserového zařízení je k dispozici i software pro zpracování vizualizací např. pro určení hodnot vektorového pole.

43

Ústav elektroenergetiky, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, VUT v Brně Laboratoř výroby elektrické energie Laboratoř je zaměřena na problematiku elektrárenství a provozu elektrických strojů. Disponuje sedmi soustrojími (motor – generátory), které slouží v laboratorním měření k demonstraci práce synchronního generátoru do distribuční sítě či sítě izolované. Studenti se v laboratorním měření seznámí se způsoby řízení elektrických strojů a základními principy provozu synchronních generátoru v sítích.

Laboratoř výroby el. energie

Motor-generátorické soustrojí

V rámci výzkumu obnovitelných zdrojů a možností jejich spolupráce Ústav elektroenergetiky disponuje několika obnovitelnými zdroji elektrické energie. Na střeše budovy je umístěna malá instalace polykrystalických fotovoltaických panelů, která je doplněna o přesné měření dopadajícího záření pomocí pyranometru. Dále jsou na střeše umístěny dvě větrné turbíny, prvním typem je klasická větrná elektrárna pracují na vztlakovém principu, druhá větrná turbína je typu Savonius a pracuje na odporovém principu. Měření a vyrobená energie je od těchto zařízení odváděna do solární laboratoře, kde jsou nainstalovány olověné akumulační baterie a tepelné čerpadlo. V přízemí budovy B v areálu Technická 12 je umístěna další akumulační baterie. Jedná se o speciální typ – Vanad – redoxová baterie, jejíž kapacita je závisí na objemu zásobníků roztoku vanadu a kyseliny sírové, do kterého se akumuluje vyrobená energie. Jako záložní zdroj energie je do tohoto uzavřeného systému připojena ještě kogenerační jednotka, která navíc vybavena ještě akumulační nádrží, tak aby bylo možné akumulovat i tepelnou energie vyrobenou pomocí kogenerační jednotky. Solární laboratoř Solární laboratoř disponuje experimentálními modely fotovoltaických článku vyrobených pomocí různých křemíkových technologií. Obdobné technologie jsou zastoupeny i ve formě celých panelů. P ro účely měření fotovoltaických a solárních technologií jsou zde přístroje pro měření radiometrických i fotometrických veličin, natáčecí systémy a různé systémy pro automatizované měření v laboratoři i ve venkovních podmínkách. Tyto solární systémy doplňuje model tepelného čerpadla.

44

Fotovoltaická elektrárna

Vztlaková větrná turbína

Kogenerační jednotka s akumulační nádrží

Savoniův větrný motor

Vanad – redoxová bater

Solární laboratoř

Akumulační sy stém (vepředu) s tepelným čerpadlem (vzadu)

Laboratoře nekonvenčních přeměn a elektrotepelné techniky Laboratoř poskytuje prostředky pro základní výzkum a výuku v problematice nekonvenčních přeměn energie, které jsou využitelné v oblasti energetiky. Jde především o elektrochemickou, termoelektrickou, termochemickou, ale i termomechanickou či elektromechanickou. Laboratoř je vybavena moderními typy nízkoteplotních membránových palivových článku a elektrolyzérů, které využívají jako palivo vodík. Dále pak staršími palivovými články na KOH. Dále jsou k dispozici P eltierovy články různých rozměrů, demonstrační jednotka se Stirlingovým motorem či experimentální model Savoniova motoru. V oblasti akumulace disponuje laboratoř různými typy akumulačních baterií od olověných až po moderní články LiFeP o4 a sáčky s tepelně chemickým akumulačním médiem. Laboratoř elektrotepelné techniky je vybavena zařízeními pro zkoumání jevů v oblastech kalorimetrie, přenosu tepla a výpočtů topných systémů uzavřených topných článků. Laboratoř rovněž umožňuje provádění kalibrace teplotních čidel při měření teploty a ověřování účinnosti různých tepelných ohřevů. Laboratoř je vybavena přístroji pro bezkontaktní měření vysokých teplot na principu vláknového pyrometru, termočlánkovými a odporovými teploměry,

45

vakuovou sušárnou, kalorimetrem a v neposlední řadě i bezkontaktním radiačním teploměrem RAYTEK. Laboratoř elektrických sítí Laboratoř elektrických sítí disponuje modely různých typů elektrických sítí od napěťové hladiny 400 kV až po modely distribučních sítí 400 V, zároveň tato laboratoř disponuje několika modely kompenzačních jednotek, tak aby mohly být simulovány různé stavy sítí, které se v Kalorimetr Vakuová sušárna běžné praxi vyskytují. Zároveň laboratoř disponuje i modelem stejnosměrné sítě pro zkoumání zkratových poměrů v síti. K dispozici jsou v současnosti v laboratoři modely kompenzace manuální stupňovité, automatické stupňovité a automatické plynulé regulace SCV.

Laboratoř el. sítí

Modely sítí, boxované multimetry SMP44 a regulátor NOVAR 1104

Laboratoř elektrických ochran Laboratoř elektrických je využívána pro demonstraci historických a současných způsobů ochrany elektrických zařízení v případech, kdy se vyskytne v elektrizační síti nestandardní stav, který by mohl zapříčinit poškození nebo zničení chráněného zařízeni. Laboratoř je zaměřena zejména na ochrany zařízení, které se vyskytující v přenosových a distribučních sítích tj. generátory, transformátory a venkovní a kabelová vedení. Z toho důvodu je laboratoř vybavena staršími typy klasických reléových distančních ochran, ale i moderními číslicovými a digitálními ochranami včetně několika generátorů testovacích signálů. Laboratoře diagnostiky, kvality elektrické energie a EMC Laboratoř diagnostiky se zaměřuje na základní diagnostické postupy, kam patří rozpoznávání příčin vad, stanovování poruch a jejich spojitostí. Mezi podrobněji zkoumanou problematiku patří zjišťování stavu zařízení pomocí diagnostiky hlukových emisí, zjišťování vnitřního stavu vinutí elektrických točivých strojů pomocí rázové vlny, diagnostika poruchy kabelových vedení pomocí

46

refraktometru, vyhledávání rozvíjejících se poruch pomocí termo kamery a diagnostika vibrací točivých stojů pomocí akcelerometru.

Laboratoř el. ochran

Stínící kobka s vy sokonapěťovým generátorem Tectra TRANSIENT 2000

Ochranné vývodové terminály

Rázový generátor PSG 204 A

Termovizní kamera FLIR SG

Laboratoř kvality elektrické energie slouží ke zkoumání různých typů nízkofrekvenčního rušení, elektromagnetické kompatibility spotřebičů v nízkofrekvenční oblasti a možností zpětného rušení spotřebičů. Dále se specializuje na měření v oblasti nízkofrekvenčního elektromagnetického rušení šířeného po vedení, které souvisí s kvalitou elektrické energie. V rámci této laboratoře je možné zabývat se podmínkami dodávky kvalitní elektrické energie, mechanizmy a zdroji nízkofrekvenčního rušení šířeného po vedení a principy a postupy zajištění slučitelnosti spotřebičů s napájecí sítí. Laboratoř ionizujícího záření Ionizační laboratoř slouží k získávání základních poznatků o různých druzích ionizačního záření. V rámci této laboratoře je možné zkoumat možnosti šíření, stínění a vlastnosti různých typů ionizačního záření. Pro různé typy měření je laboratoř vybavena sadou měřících a osobních dozimetrů a pro stanovení hmotnosti vzorků i přesnými váhami, které měří s přesností na 0,0001g. Zároveň je vybavena všemi potřebnými prostředky pro zacházení s nevýznamnými zdroji ionizujícího záření, takže lze v podmínkách laboratoře prakticky vyzkoušet i všechny standardní manipulace s různými typy zářičů. Pro tyto účely laboratoř disponuje gama spektrometry LaBr3 (Ce) s krystalem 1x1x1 palec a NaI (Tl) s krystalem 4x4x4 palce, detektorem alfa/beta záření RadEye HEC, více účelovým detektorem povrchové kontaminace RadEye BR-20 ER, sadou osobních dozimetrů a dvěma přesnými váhami KERN s vnitřní kalibrací.

47

Laboratoř kvality el. en. a EMC

Souprava pro měření asy nchr. motoru s frekvenčním měničem

Přesná váha KERN, detektor alfa/beta záření RadEy e HEC

Gama spektrometr NaI (Tl)

Laboratoř vysokého napětí V rámci Vědeckotechnického parku profesora Lista disponuje Ústav elektroenergetiky laboratoří vysokého napětí. V této laboratoři je možno provádět zkoušky zařízení a výzkum v oblasti vysokých napětí pomocí vysokonapěťového transformátoru, který poskytuje napětí 300 kV a proud 1 A. Dalším špičkovým vybavením je rázový generátor, který díky 100 kV nabíjecí jednotce a systému kondenzátorů umožňuje vytvořit napěťový impuls o velikosti až 1 000 000 V. Tento generátor je vybaven ještě usekávacím jiskřištěm, které zajišťuje oříznutí testovacího impulsu. Vysokonapěťová laboratoř je vybavena velmi kvalitním stíněním, tak aby neovlivňovala vnější zařízení, ale hlavně aby okolní rušení neovlivňovalo samotný průběh zkoušek. Díky tomuto stínění lze v laboratoři též zkoumat problematiku částečných výbojů.

Nabíjecí 100 kV jednotka (vlevo), rázový generátor (uprostřed), usekávací jiskřiště (vpravo vzadu), měřící kondenzátor (vpravo vepředu)

Vy sokonapěťový generátor a měřícími kondenzátory

48

Energetický ústav, Fakulta strojního inženýrství, VUT v Brně Analýza vlastností paliv Přístrojové vybavení laboratoře umožňuje u kapalných a tuhých paliv stanovit vlhkost paliva, spalné teplo, teplotu vznícení, teplotu vzplanutí, viskozitu, teploty měknutí, tání a tečení popelovin, lisovatelnou paliv, mechanickou pevnost lisovaných paliv, velikostní distribuci drobných tuhých frakcí. Přístrojové vybavení laboratoře: • • • • • • • • •

Kalorimetr IKA C200 Halogenové sušící váhy KERN MLS Laboratorní sušárna VENTICELL Hydraulický laboratorní lis BSL Elektrická pozorovací pec 0116E Přístroj pro měření vznícení kapalin Přístroj pro měření teploty vznětlivosti pevných látek Digitální rotační viskozimetr VISCO STAR plus Přístroj pro stanovení minimální teploty vznícení rozvířeného uhelného prachu

Zkoušení a vývoj kotlů, kamen a lokálních topidel na tuhá paliva malých výkonů Laboratoř spalování je vybavena měřícím koutem pro kompletní měření lokálních topidel na tuhá paliva do výkonu cca. 50 kW. Zkušební kout umožňuje měření dle platných evropských norem a národních předpisů. Kout je vybaven chladící smyčkou pro odvedení tepelného výkonu s přímým měřením účinnosti, variabilními komínovými nástavci pro regulaci tahu komína a měření teploty a složení spalin. Složení spalin je možné měřit v on-line i off-line režimu. Při měření je topidlo umístěno na váhový most, který umožňuje přesné sledování úbytku paliva s přesností 20 g. V rámci měření je možné 49

měření povrchových teplot dotykových částí kamen a měření oteplení okolních povrchů pomocí měřící desky. Veškerá data jsou zaznamenávána pomocí modulárního měřícího programu, který umožňuje detailní zpracování naměřených dat. Na základě získaných poznatků je možné navrhnout případné úpravy pro zlepšení parametrů testovaných zařízení. Termovizní měření Termovizní technika a termogravimetrická měření jsou s úspěchem používány již dlouhou dobu v celé řadě oborů a odvětví. Velmi často je dnes termovizní technika používána k diagnostice teplotních profilů budov a stavebních objektů. Tato technologie má však celou řadu dalších praktických využití ve strojírenství, elektrotechnice nebo energetice. Pomocí termokamery lze snadno zobrazit rozložení povrchových teplot na měřeném objektu a odhalit tak místa, kde dochází k přehřívání (zvýšeným teplotám) na povrchu např. částí elektrických rozvodů a záření. Laboratoř umožňuje měření pomocí kamery FLIR SC 660. Infračervené kamery FLIR řady SC umožňují on-line snímání a záznam změn teplotních polí v reálném čase s možností jejich vyhodnocení, což umožňuje provádět komplexní měření pro získání požadovaných dat. Naměřené údaje jsou pak analyzovány pomocí programů, které zabezpečí maximální možné zpracování a analýzu výsledků. Měřící stolice tepelných strojů Zkušební kout malých parních zařízení je určen pro zkoušky daných parních strojů a zařízení daných parametrů (motory, turbíny, ventily, apod.). Zkušebna disponuje externím zdrojem páry a zařízením pro maření zbytkového tepla. Přínosy zařízení: • Analýza nestacionárního proudění páry ve stroji • Stanovení ztrát zařízení, resp. účinnosti stroje • Stanovení spotřební charakteristiky zařízení

50

Aplikace využívající termoelektřiny Termoelektrická zařízení jsou využívány pro přímou přeměnu nízko a středně potenciálního odpadního tepla v elektřinu. Tato přeměna, na rozdíl od běžných energetických zařízení, probíhá v pevných látkách, u kterých funkcí pracovní „kapaliny“ plní nosiče elektrického náboje. Pro tato zařízení je tak typický provoz bez chemických látek a pohyblivých částí, jejich jednoduchost, spolehlivost a dlouhá životnost. V souvislosti se vzrůstajícími cenami paliv a zájmem o technologie šetrné k životnímu prostředí se stává trendem využívat termoelektrických zařízení a termoelektřiny z odpadního tepla jako zdroje elektrické energie. Pracoviště je vybaveno experimentální měřící aparaturou, umožňující stanovení provozních parametrů termoelektrických generátorových modulů a vyhodnocování jejich vhodnosti pro konkrétní termoelektrické aplikace.

Experimentální zplyňovací jednotka Biofluid 2 Experimentální stend Biofluid 2 je atmosferický fluidní zplyňovací generátor. Jako palivo lze použít biomasu ve formě pelet, řezanky či dřevní štěpky a některé druhy odpadů. Zařízení slouží k výzkumu procesu zplyňování biomasy a odpadů, čištění plynu a spalování nízkovýhřevných plynů. Přínosy zařízení: • • • •

Výzkum procesu zplyňování ve fluidním loži Výzkum vhodnosti zplyňovacího média – vzduchu, vodní pára, kyslík Výzkum katalytického čištění energoplynu Vývoj spalovacích komor a hořáků na nízkovýhřevný plyn

51

• Využití biomasy pro energetické účely

Experimentální spalovací jednotka GEMOS 110 kW Experimentální spalovací jednotka je vhodná pro testy nových alternativních paliv, vývoj a testování systémů měření a řízení spalovacích zařízení, výzkum v oblasti oxického spalování a snižování emisí ze spalování biomasy a odpadů. Přínosy zařízení: • Testování nových paliv a stanovení optimálních podmínek pro jejich spalování • Výzkum omického spalování, snižování emisí ze spalování biomasy a odpadů • Testování systémů řízení kotlů, systémů čištění spalin

52

Hodnocení přestupu tepla v komponentech energetických zařízení Pracoviště je vybaveno měřící aparaturou umožňující experimentální stanovení přestupu tepla na skrápěných trubkových svazcích, které představují klíčový komponent tepelných absorpčních oběhů. Hodnocení je možno provádět za atmosférického tlaku a v podtlaku. Nejnižší dosažitelný tlak ve zkušební podtlakové komoře je 2,5 kPa absolutního tlaku. Další experimentální zařízení umožňuje stanovit součinitele přestupu tepla na povrchu rotujících předmětů. Toto zařízení je užíváno např. pro stanovení součinitele přestupu tepla na různých částech rotorů parních turbín. Konkrétní měření jsou orientována i na labyrintové ucpávky páry.

53

Katedra energetiky, Fakulta strojní, VŠB-TU Ostrava Laboratoř kompresorů a čerpadel Experimentální pracoviště. 4 kompresory, 3 čerpadla, clonová trať, možnost vizuálního měření i automatizovaného sběru dat. Tlakové převodníky Honeywell, teplotní čidla termoelektrická typ K, odporová Pt100, čidlo tlakového rosného bodu atd. Frekvenční měnič, měření elektrického příkonu Metra. Sběr dat systémy ADAM Advantech, National Instrument. Solární laboratoř – Fotovoltaická elektrárna 20 kWp Experimentální / monitorovací pracoviště. 4 ks solárních kolektorů, 1 ks fotovoltaického panelu 40 W p Si-amorfní, 1 ks FV elektrárny 20 kW p Si-monokrystal. 2x Pyranometr CM11 Kipp & Zonen, (globální/difusní), detektor přímého slunečního záření SD6, anemometr, hmotnostní průtokoměr Siemens MassFlow, teplotní a tlakové převodníky. Digitální wattmetr Yokogawa WT210. Analyzátor kvality elektrické energie ENA330/BK-ELCOM. Automatizovaný sběr dat systém ADAM Advantech. Aerodynamický tunel Experimentální pracoviště. Aerodynamický tunel, měřicí část o průměru 500 mm, rychlost proudící vzdušiny 20 m/s. Ventilátor s elektromotorem regulovaným frekvenční měničem. Digitální diferenční mikromanometr Airflow MEDM 500, barometr Ahlborn, Prandtlova sonda, teplotní čidla. Aerodynamický tunel slouží převážně pro měření tlakových ztrát. Bezkontaktní měření teplot Termovizní kamera ThermaCAM SC 2000, Flir – parametry: detektor 320x240 pixelů, přesnost měření ±2 °C, rozlišovací schopnost 0,08 °C, spektrální citlivost 7,5 až 13 μm.

54

Termovizní kamera Flir SC 640 (2010 model) – parametry: detektor 640x480 pixelů, přesnost měření ±2 °C, rozlišovací schopnost 0,03 °C, spektrální citlivost 7,5 až 13 μm, teplotní rozsah -40 °C – 2000 °C. Výměnný objektiv (12° a 24°). Rozšířené možnosti měření povrchových teplot, tepelné diagnostiky, kontrola tepelných ztrát apod. Infračervené teploměry až do 3000 °C.

Kalorimetrická měřící trať Pro měření účinnosti výměníků vzduch-vody (vzduch-glykol+voda), převážně však pro měření kompaktních vlnovcových výměníků s automatickým kapalinovým modulem - glykol/voda musí splňovat následující kritéria: Velikosti vzorku je 100x100 mm. Měřící aparát hmotnostního toku vzduchu musí pokrýt rozsah měřitelnosti 4 - 100 m3/h a 30 - 800 m3/h. Nejistota určení hmotnostního toku nesmí přesáhnout 1,2% rdg. Je požadována shoda s normou ISO 5167 nebo s jinými příslušnými normami měřidel. Kapalinový okruh musí být navržen tak, aby zajišťoval řiditelný průtok kapaliny s cílem přenést tepelný výkon z měřeného vzorku výměníku do velikosti cca. 5 kW, a to proporcionálně řiditelně. Zkušebna malých kotlů VEC Experimentální pracoviště. Automatizovaný sběr dat, plně vybavená zkušebna (průtokoměry, teplotní a tlaková čidla, čidla vlhkosti, váhy, analýza spalin ap.)

55

Tepelná čerpadla VEC, malý polygon Experimentální / monitorovací pracoviště. Automatizovaný sběr dat, hmotnostní průtokoměry Siemens MassFlow (2x vrty, 1x topný systém), teplotní čidla a tlaková čidla včetně snímání tlaků a teplot chladicího oběhu. Měření teplotní odezvy horninového masivu v rámci primárního okruhu tepelných čerpadel. Tepelná čerpadla, velký polygon Monitorovací pracoviště. Automatizovaný sběr dat. Monitorování provozu systému tepelných čerpadel včetně teplotní odezvy horninového masivu v rámci primárního okruhu vrtů šachtice č. 4. Experimentální klimatizační laboratoř – CPIT Pracoviště pro numerické modelování fyzikálních jevů a LCA analýzy. Experimentální pracoviště. Plně vybavená zkušebna chladicích, klimatizačních zařízení a tepelných čerpadel vzduch-vzduch, nebo vzduch-voda. Dvě samostatně regulovatelné klimatizační komory (teplota, vlhkost) pro umístění výparníků resp. kondenzátorů. Automatizovaný sběr dat. Pracoviště je vybaveno výpočetními stanicemi pro matematické modelování fyzikálních a chemických dějů s využitím CFD a DEM softwarů. Součástí je také programové vybavení pro posuzovaní životního cyklu (LCA). Pracoviště pro měření parametrů spalin a proudění Analyzátor spalin TESTO 335 + odběrová sonda, Prandtlova trubice, Software Easy Emission, detektor plynů Testo 316-1, endoskop Testo 319-1, vlhkoměr Testo 606-2, teploměr 830-T2 set Laboratoř pro výzkum spalování pevných paliv Úsek je vybaven systémem pro výzkum spalování alternativních pevných paliv. Zkušebnu tvoří kotel Verner (25 kW), rozvody chladicího média a chladicí jednotky. Součástí jsou měřící zařízení pro komplexní stanovení parametrů spalinové trati (vč. odběru popílku) a parametrů chladicího okruhu. 56

Pracoviště pro provoz a diagnostiku tepelně - energetických zařízení disponuje následujícím vybavením: Emisní měřicí vůz IVECO vybavený analyzátory emisí firmy Hartmann & Braun a Siemens pracující na principu absorpce infračerveného spektra pro stanovení koncentrací CO, SO2, NOx a analyzátor pracující na principu paramagnetických vlastností kyslíku pro stanovení koncentrace O2 , FID analyzátor pro měření CxHy. Dva měřicí vozy Fiat Ducato vybavené aparaturou pro speciální měření a měření tuhých znečišťujících látek. Speciální přístroje pro energetiku jako speciální chlazené sondy s operační délkou až 6 m pro měření rychlostních, koncentračních a teplotních polí ve spalovacích komorách, příprava pro denitrifikační metody SNCR, aparatura pro diagnostiku mlecích okruhů a odběr uhelného prášku, měřicí systém firmy National Instruments, termovizní diagnostika s termovizní kamerou, tlakové snímače firem Rosemount a Yokogawa s digitální komunikací Field Bus, rychlostní sondy (Prandtlovy, klínové, válcové), vrtulkové a žárové anemometry pro měření průtoku, měření teplot v širokém rozsahu, termočlánky R,B,S,K, přesné teploměry Pt s možnosti kontinuálního záznamu měřených hodnot a aparatura pro měření rosného bodu.

Odborná skupina energetických strojů, obnovitelných a alternativních zdrojů energie se ve své hlavní náplni zaměřuje na činnosti vedoucí k racionalizaci a zvyšování efektivnosti provozu energetických výroben a energetických strojů, ke snížení spotřeb energií a energetických ztrát. Pro tuto činnost je vybavena měřicí technikou:

57

Dva měřicí systémy fy Solartron Schlumberger a Advantech pro automatické monitorování, vizualizaci a záznam měřených fyzikálních veličin (teplot, tlaků, průtoků, apod.), které disponují tlakovými snímači přetlaků, diferenčních a absolutních tlaků fy Honeywell, teplotními čidly, což mohou být plášťované termočlánkové teploměry 1.třídy přesnosti, tyčové odporové teploměry a párové odporové teploměry Pt100 třídy přesnosti A, nebo kulový teploměr. Dva přenosné příložné ultrazvukové průtokoměry fy Panametrics a Krohne pro měření průtoků kapalin v kruhových potrubích od ø 25 až 3000 mm. Snímače relativní vlhkosti, čidlo pro měření rosného bodu v tlakovém vzduchu. Čidla intenzity slunečního záření a digitální detektor přímého slunečního záření.

58

Ústav energetiky, Fakulta technologie a ochrany prostředí, VŠCHT Praha Ústav energetiky disponuje několika laboratořemi vybavenými řadou přístrojů nezbytných pro komplexní výzkum v oboru. Rozdělení laboratoří a jejich vybavení odpovídá jednotlivým oblastem vědecko-výzkumných aktivit ústavu - voda - analýza, úprava vody ionexy a membránové separační metody; materiály - elektrochemie, protikorozní ochrana a materiály; paliva - zpracování biomasy, analýza odpadů a paliv; alternativní zdroje energie - efektivita využití biopaliv, kvalita aglomerace biopaliv. Elektrochemie, protikorozní ochrana a materiály Pro výzkum v oblasti elektrochemie, protikorozní ochrany a materiálů jsou vybaveny tři laboratoře Ústavu energetiky - experimentální smyčky, elektrochemická laboratoř a materiálová a korozní laboratoř. Experimentální smyčky Laboratoř je vybavena trhacími stroji a řadou experimentálních smyček s autoklávy pro studium korozních a mechanických vlastností materiálů za podmínek, které simulují reálné průmyslové prostředí, tzn. vysoké teploty, tlaky, mechanická namáhání a přítomnost různě korozně agresivního prostředí. Dále je laboratoř vybavena přístroji, které umožňují jednak in-situ sledování průběhu experimentů a tedy korozního chování materiálu, ale také ex-situ analýzu. Instron 1362: Mechanický trhací stroj vybavený autoklávem Baskerville pro testy korozního praskání nebo únavy za podmínek vysokých teplot a tlaků (až 300°C a 15MP a). Autokláv lze také použít pro samostatnou expozici vzorků bez mechanického namáhání. Cortest: Mechanický trhací stroj konstruovaný pro testy s pomalou rychlostí deformace, (SSRT - Slow Strain Rate Test). Trhací stroj lze doplnit autoklávem, který umožňuje provedení testu v požadovaném prostředí pod tlakem. SCW autokláv: Experimentální smyčka s SCW (Super Critical Water) autoklávem umožňující expozici vzorků v podmínkách tzv. superkritických kotlů, tj. až 600°C a 30MP a. Zařízení umožňuje i dlouhodobé expozice. Autokláv Cortest: Experimentální smyčka vybavená autoklávem pro expozici vzorků v prostředí vody při teplotách až 290°C a tlaku 10MP a. Zařízení umožňuje díky speciálně vyvinutému nosiči vzorků (pracovní elektrodě) in-situ elektrochemická měření, zejména EIS a ECNM.

59

Gamry PC4/750: Integrovaný elektrochemický multisystém (potenciostat, galvanostat, ZRA) umožňující široké spektrum elektrochemických měření. Vzhledem k vysoké citlivosti je vhodný pro EIS a díky funkci ZRA i pro ECNM.

Instron 1362

Cortest

SCW Autokláv

Autokláv Cortest

Gamry PC4/750

60

Elektrochemická laboratoř Laboratoř se zabývá studiem koroze a protikorozní ochrany v širokém spektru prostředí energetického, palivářského a chemického průmyslu. Experimentální vybavení umožňuje provádění běžných korozních testů (podle norem ISO a ASTM), ale je orientováno též na měření za náročných experimentálních podmínek - například studium koroze ve velmi málo vodivých prostředích (koroze a inhibice koroze v roztocích glykolů), koroze za přesně definovaných hydrodynamických podmínek, studium lokálního korozního napadení, galvanická koroze, studium korozních charakteristik ochranných vrstev (pasivních a oxidických filmů, vrstev a nátěrů organické i anorganické povahy). Vedle řady elektrochemických technik je ke studiu povrchů aplikována rovněž optická mikroskopie. Materiálová a korozní laboratoř Vědeckovýzkumné aktivity a tudíž i vybavení laboratoře je zaměřeno na návrhy a optimalizaci materiálových řešení pro různá prostředí v energetických a chemických výrobnách, včetně vývoje a zkoušení povlaků a nátěrů vytvářených fyzikální či chemickou cestou. Přístrojové vybavení umožňuje zkoušení vlastností materiálů až do teplot 1000°C na vzduchu, v plynech a v taveninách solí a louhů. V kapalných prostředích do teplot bodu varu, přičemž se může jednat také o agresivní roztoky jako kyseliny, louhy či oxidanty. Zkoušky se řídí podle domácích či zahraničních (ISO, ASTM) norem. Gamry PCI4/750 je integrovaný elektrochemický multisystém umožňující široké spektrum elektrochemických technik, mezi které patří vedle měření při řízeném potenciálu nebo proudu také funkce bezodporového ampérometru (ZRA - Zero Resistance Amperometer). Vzhledem k vysoké citlivosti je vhodný pro měření elektrochemické impedanční spektroskopie a díky režimu ZRA i pro elektrochemický šum. Vallen Systeme AMSY 5: Systém pro měření akustické emise – dvoukanálový s parametrickým vstupem, piezoelektrické snímače, systém je určený pro detekci diskrétních událostí AE tak i šumu zejména v laboratorních podmínkách.

Analýza vody, ionexy: Analytická laboratoř je vybavena několika přístroji, nezbytných zejména pro výzkum v oblasti analýzy, úpravy vody ionexy a membránových separačních metod.

61

Dionex ICS 1000: Iontový chromatograf vybavený analytickou předkolonou a kolonou s anexovou stacionární fází pro analýzu aniontů. Citlivost přístroje je zvýšena zařazením supresoru. Analýza aniontů: fluoridy, chloridy, dusitany, bromidy, dusičnany, fosfáty, sírany ICP-OES Optima 2000: Optický emisní spektrometr s indukčně vázanou plazmou, umožňuje stanovení 68 prvků periodické soustavy. Detekční limity jednotlivých prvků se liší, u některých lze dosáhnout detekčního limitu až 3 µg.dm-3. SpectrAA 220 Varian: Dvoupaprskový atomový absorpční a emisní spektrometr, tzn. porovnává 2 paprsky získané dělením zdrojového záření rotujícími zrcadlovými segmenty. Jeden paprsek prochází přes absorbující prostředí a druhý (srovnávací) mimo. • atomová absorpce: Ca, Mg, Cu, Zn, Cd, P b, Cr, Ni, Cr, Mn, Fe, Co, ... • atomová emise: K, Na Cecil CE 2041: Spektrometr pro viditelnou a ultrafialovou oblast spektra, měří v oblasti vlnových délek od 190 nm do 990 nm. Umožňuje stanovení např. dusičnanů, amonných iontů, fluoridů, fosforečnanů, síranů, křemičitanů, hliníku, dusitanů, organických látek aromatického charakteru, atd. Dále umožňuje měření změny absorbance v závislosti na čase, skenování spektra na vlnové délce.

Analýza odpadů, paliv a biopaliv V této laboratoři probíhá studium spalování biomasy, alternativních paliv a odpadů, které spočívá v rozborech paliv a modelování spalovacích procesů. Kromě uvedených zařízení je také součástí laboratoře prosívací zařízení AS 200 (k prosívání, sítové analýze a vytvoření rozsevové křivky), mlýn SM2000 (k mletí a homogenizaci veškerých vzorků určených k analýze od biomasy, uhlí, plast, papír, až po drobný plechový materiál) a pec LH 06/13 (až do teploty 1345 °C) IKA C 2000: Kalorimetr vybavený samostatným chladičem vody KV500 určený pro stanovování spalného tepla a výhřevnosti pevných a kapalných paliv. GA 60: P řenosný analyzátor spalin vybavený přídavným chladičem spalin a vyhřívanou sondou. Je schopen stanovit koncentrace CO, CO 2, O 2 a NO x ve spalinách.

Laboratoř alternativních zdrojů energie SDT Q600: Simultánní termická analýza do teplot 1500°C. DSC kalorimetrie – detekce termodynamických změn měřením tepelné energie nutné ke kompenzaci rozdílu teplot mezi vzorkem a referenční látkou. Metoda poskytuje kvalitativní i kvantitativní informaci

62

o endotermních a exotermních procesech. TGA termogravimetrie – detekce váhových změn (jako funkce teploty) měřením termogravimetrické křivky a její první derivace umožňující lepší rozlišení jednotlivých procesů. Niton XL3t: Ruční rentgenově fluorescenční analyzátor se stolním držákem, nedestruktivní elementární analýzu prvků od Mg v periodické tabulce dál. Široké spektrum využití: geochemický a důlní průzkum, analýza složení slitin, kovového odpadu, přídavných materiálů ve svarech, detekce těžkých kovů v hračkách, špercích, plastech, RoHS Nicolet iS10: FTIR spektrometr určený pro střední infračervenou oblast 7800-350 cm-1. Spektrální rozlišení 0,4 cm-1, rychlost scanu 1 scan za sekundu. ATR (zeslabená totální reflektance) nástavec pro měření vzorků silně absorbujících infračervené záření. Ovládací software Omnic. Molekulární spektroskopická detekce prášků, kapalina a plynů MW S-2: Tlakové rozkladné zařízení, mineralizace pevných z kapalných vzorků pomocí mikrovlnného záření. Bezkontaktní měření teploty rozkladné směsi v teflonových nádobkách – možnost použití libovolné směsi kyselin (H 2SO 4, HF, ....)

V rámci centrálních laboratoří jsou dostupné následující techniky: Drsnoměr, Série SJ 400 od firmy Mitutoyo: Měření drsnosti povrchů a měření profilů, vyhodnocovací software, hodnocení podle různých norem. XPS Omicron Nanotechnology, ESCA Probe P: Systém pro povrchovou analýzu s monochromatizovaným zdrojem RTG záření, vybavený dvěma iontovými děly, kompenzací nabíjení vzorků a řadou dalších komponentů.

Univerzální přístroj pro analýzu povrchů, možností stanovení hloubkových profilů.

včetně

Nejčastěji řešené problematiky: • • • • •

Oxidační stavy katalyzátorů Stavy povrchů na organických materiálech Korozní vrstvy Vrstvy vyvíjené pro chemické senzory Materiály pro elektroniku s využitím možností měření koncentračních profilů

63

Katedra elektroenergetiky a ekologie, Fakulta elektrotechnická, ZČU v Plzni Energetika V laboratoře energetiky jsou určeny pro výzkum nových technologií v oblasti výroby rozvodu a distribuce elektrické energie či tepla, na matematické modelování a optimalizace energeticky náročných průmyslových systémů. V oblasti výroby elektrické energie se věnuje výpočtům, modelování

uhelných a plynových elektráren nebo sekundárního okruhu jaderných elektráren z pohledu optimalizace energetické účinnosti, dynamiky a kvality regulace dílčích systémů vlastní spotřeby elektráren. Významnou doménou skupiny je také modelování a optimalizace vodních elektráren se specializací na optimalizaci řízení paralelního chodu turbín. Dalšími pilíři výzkumného programu laboratoří jsou simulace a modelování elektrických distribučních a přenosových sítí, zkratové výpočty, spolehlivostní výpočty a bezpečnost především v oblasti jaderné energetiky. Mezi portfolio aktivit skupiny patří i vytváření výpočtových počítačových modelů mechanických a elektromechanických konstrukcí včetně simulace provozních i nežádoucích stavů konstrukcí a rotujících strojů Elektrotechnická laboratoř - ETL (akreditovaná zkušební laboratoř č. 1090) Laboratoř nabízí řadu zkoušek v oblasti elektrotechniky. Pro převážnou většinu z nich je ETL akreditována Českým institutem pro akreditaci podle normy ČSN EN ISO 17025. ETL disponuje speciálním vybavením pro provádění těchto zkoušek a zkušenými odborníky v jejich provádění. Laboratoř EMC elektronických systémů poskytuje předcertifikační měření EMC elektronických systémů podle souboru norem, především rušivých emisí vedením do 30 MHz, vyzařováním do 1 GHz a elektromagnetické odolnosti. • Měření vlastností odrušovacích prostředků. • Konzultační a expertní činnost v oblasti EMC elektronických systémů. Protokoly laboratoře ETL o provedených zkouškách lze využít jako podklad pro prokázání shody podle zákona č. 22/97 Sb. i pro používání značení shody CE.

64

Zkoušky provádíme buď kompletní podle příslušné technické normy, nebo i jen dílčí podle zákazníkova zadání, což je výhodné zejména pro ověření výrobku v předvýrobní etapě. Zkoušky prováděné podle technických předpisů: • České harmonizované technické normy • České technické normy • Evropské normy EN • Mezinárodní normy IEC • Národní technické normy • Technický předpis zákazníka • Speciální metodiky Mnohé ze zkoušek je možno provést přímo u zákazníka. Nabízíme i využití měřicího zařízení ETL včetně personálu pro provádění zkoušek za přítomnosti představitelů zákazníka. Laboratoř je vybavena stíněnou bezodrazovou komorou s měřicí vzdáleností 3 m a frekvenčním dosahem 18 GHz, měřicím přijímačem 9 kHz - 1 GHz, sestavou měřicích antén s rozsahem 30 MHz - 2,7 GHz, spektrálním analyzátorem 9 kHz - 3 GHz, jednofázovou umělou sítí 16 A/ 150kHz - 30 MHz, RF zesilovačem 15 W/ 150 kHz - 1 GHz, třífázovým analyzátorem kvality sítě a EFT generátorem 5/50 ns.

65

Laboratoř spínacích a řídicích přístrojů NN Pracoviště elektrických přístrojů provádí testování spínačů, jističů, relé NN. Tyto zkoušky jsou důležité pro ověření správné činnosti jisticích a spínacích zařízení. Zkoušky zařízení: • Vybrané zkoušky zařízení informačních technologií dle ČSN EN 60950-1. • Vybrané zkoušky spínačů dne norem ČSN EN 60947. • Testování jističů, relé a spínacích zařízení Používaný zdroj proudu Megger: 0-500A /3,5V; 0-125A /14V a 0–25A/ 70V.

Laboratoř elektrotepelné technika Pracoviště nabízí poradenskou, konzultační a inženýrskou činnost v oblasti elektrotepelné techniky. Skupina se zaměřuje zejména na numerické simulace tepelných procesů, problematiku vytápění objektů i měření a vyhodnocování tepelných poměrů. Nabízené služby: • Návrhy řešení problémů z oblasti elektrotepelné techniky:

66

• • • •

• •

•

o Indukční ohřevy, návrhy induktivních ohřevů strojních nástrojových zařízení, modelování a simulace jevů při ohřevech elektromagnetickou indukcí, o Odporové ohřevy, elektrické vytápění. Návrhy systémů pro monitorování teplotních polí u reálných zařízení. Optimalizace vytápění průmyslových, komerčních i občanských objektů. Numerické simulace teplotních, elektromagnetických a deformačních polí, simulační výpočty tepelných poměrů. Měření povrchových teplot bezdotykově (k určování tepelných ztrát nebo sálavé účinnosti elektrických panelů). o Pyrometr Kleiber: rozsah 300 až 2300°C, spektrální roz- sah 1,58 až 2,5 μm, měřicí vzdálenost 400 až 3000 m. o Pyrometr Omegascope: rozsah –18 až 900°C, měřicí vzdálenost 132 mm až do 59 m. Infračervený teploměr Optris LS: rozsah –35 až 900°C, měření objektu malého až 1 mm. Vysokofrekvenční generátor Linn HTG 3000 o Rozsah frekvence 0 až 400 kHz, výkonový rozsah 0 až 3 kW. o Použití na např. na tavení neferomagnetických a vzácných dobře vodivých kovů. Indukční ohřívací jednotka FRQET5 o Rozsah pracovní frekvence 5-25 kHz, jmenovitý proud 16 A, jmenovité napětí 400 V.

Akustika Akustické pracoviště se dlouhodobě zabývá měřením hlučnosti zařízení, frekvenční analýzou zvuku, měřením akustického výkonu, lokalizací zdroje zvuku, měřením vibrací, elektroakustikou a stavební akustikou. • Frekvenční analýza zvuku ve slyšitelném pásmu. • Lokalizace zdrojů zvuku pomocí akustické intenzity. • Měření akustického výkonu.

67

Elektroakustika • Měření parametrů reproduktorů (dle ČSN IEC 60268-5) • Návrh a měření parametrů ozvučovacích systémů • Měření směrových charakteristik Bezodrazová komora • • • •

Splňuje požadavky ČSN EN ISO 3745 Rozměry 5 x 4 x 6,4 m Dolní mezní frekvence 90 Hz Objem 128,3 m3

Stavební akustika • Měření neprůzvučnosti ve stavbách • Mapování cest šíření zvuku ve stavbách • Měření doby dozvuku Dozvuková komora • • • • • •

Splňuje požadavky ČSN EN ISO 354 Regulace teploty a vlhkosti 15 -30 °C, 35-90 % RH Analyzátor Brüel & Kjaer PULSE (4 kanály) Ruční zvukoměry Brüel & Kjaer 2260 a 2231 Mikrofony pro volné a difúzní pole Sondy pro měření akustické intenzity Brüel & Kjaer 3599

68

Katedra energetických strojů a zařízení, Fakulta strojní, ZČU v Plzni Halová laboratoř V této laboratoři se nachází jednostupňová vzduchová turbina, kalibrační trať a demonstrátor dvoufázového proudění. Kalibrační trať Podzvuková aerodynamická trať, která slouží především ke kalibraci pneumatických sond a k výukovým účelům. Třífázový motor o výkonu 10kW pohání ventilátor, který nasává vzduch z laboratoře a vyfukuje jej do ustalovacího potrubí. Na konci 5,5 m dlouhého potrubí je umístěna dýza. Speciální sinusový tvar dýzy, kterou navrhl Doc. Ing. Václav Konečný, CSc., poskytuje velmi dobře vyrovnané výstupní rychlostní proudové pole. Regulace kalibrační rychlosti se provádí škrcením v sání ventilátoru. Rychlost lze plynule nastavit v rozsahu 20 - 110 m/s.

Kalibrační trať

Kalibrační trať – detail umístěné sondy

Natáčecí zařízení, v němž je upevněna kalibrovaná sonda, je ovládáno dvěma krokovými motory, které umožňují natáčení sondy v horizontální i ve vertikální rovině s nejmenším krokem 0,09°. Vzduchová turbina VT400 Jedná se o jednostupňovou vzduchovou turbinu, která je umístěna v sání kompresoru.

69

Turbina slouží jak k vědecko-výzkumné činnosti, tak k výukovým účelům. Lze měřit proudové pole za rozváděcími i oběžnými lopatkami, stanovit celkovou účinnost stupně a vyhodnocovat tak její závislost např. na parciálním ostřiku, osové vůli, apod. V současnosti zde probíhá výzkum vlivu tvaru rozváděcích lopatek na proudění ve stupni a celkovou účinnost. Osová vzdálenost mezi RL a OL je 20,5 mm. Pro měření rychlostního pole za Vzduchová turbína VT 400 RL se používá pětiotvorová sonda – je umístěna 11 mm za RL. K posunu sondy je použit traversér, který umožňuje posun po radiále (nad špičku i pod patu lopatky), po obvodu kola (2 kanály) a automatické natáčení sondy do proudu. Pro určení účinnosti stupně jsou měřeny teploty a statické tlaky na vstupu a výstupu z turbiny, její otáčky a krouticí moment. Hmotnostní průtok vzduchu je určován pomocí přesné dýzy s odběrem v hrdle. ZVVZ APW 1200 axiální ventilátor Experimentální zařízení sloužící k výzkumu proudění v axiálních ventilátorech. Jedná se o výzkum zaměřený na vyšetřování nestacionarit při chodu ventilátoru, tj. jestliže ventilátor je nebo přechází do režimu charakterizovaného velkými nestacionaritami. Tento výzkum slouží k lepšímu pochopení dějů v nenávrhových režimech ventilátoru, ke studiu vibrací vyvolaných těmito ději a zkoumání možností, které mohou vliv nestacionarit potlačit. Experimentální zařízení bude také sloužit jako zdroj proudícího vzduchu v navrhovaném aerodynamickém tunelu. Demonstrátor dvoufázovézho proudění Toto zařízení slouží k výzkumu intenzifikace přirozeného proudění pomocí „GasLiftu“ . Účelem celého výzkumu je zjistit vliv přiváděného plynu do tekutiny na výsledné proudění. Tato technologie by mohla být použita pro odvod tepla z reaktorů IV. generace, zvláště při použití fluoridových solí. Agresivita těchto solí spolu s vysokými teplotami (přibližně 700 až 800°C) způsobuje problémy s výběrem vhodného materiálu pro čerpadla primárního okruhu. Použití „Gas-Liftu“ tento 70

problém řeší. Navíc při použití He by docházelo k čištění palivo-chladící směsi od některých štěpných produktů, jako např. xenonu.

ZVVZ APW 1200 axiální ventilátor

Demonstrátor dvoufázového proudění

71

Laboratoř UL136 Laboratoř je zaměřena na výzkum vibrací tekutinově vázaných soustav pružných těles vybuzených proudícím mediem (vzduchem), tj. trubkových svazků a lopatkových kaskád, dále je zde umístěn model výstupního difuzoru. Aerodynamický tunel pro měření vibrací na lopatkové kaskádě Zařízení slouží k vyšetřování kmitání v lopatkové mříži. Úlohy jsou vyšetřovány experimentálně na speciálně vyrobených lopatkách. Jedná se o koncové části lopatek posledního stupně nízkotlaké turbiny výkonu 1000 MW. Výzkum je zaměřen na šíření a útlum kmitů v lopatkové mříži. Čtyři z celkem osmi lopatek jsou připojeny na vibrouzly, což jsou speciální zařízení umožňující pohyb lopatky. Dva vibrouzly jsou určeny k vybuzení vibrací lopatek, další dva pak mají za úkol snímat síly, vzniklé prouděním tekutiny a výše zmíněnými vibracemi.

Aerody namický tunel pro měření vibrací

Aerodynamický tunel pro měření vibrací trubkového svazku Toto experimentální zařízení je obdobou předchozího stendu s tím rozdílem, že místo lopatek se měří aerodynamické síly na trubkovém svazku. Úloha je vyšetřována experimentálně na fyzikálních maketách, u nichž jsou nelinearity aerodynamických sil doprovázené nelinearitami konstrukce. Při měření je nutné respektovat tekutinovou vazbu mezi kmitajícími trubkami, zatímco mechanická vazba je zanedbána. U trubek prvních řad svazků zejména při tečném náběhu vstupuje do jevu samobuzených vibrací ještě silné turbulentní buzení, které je třeba separovat.

72

Model výstupního difuzoru Tento experiment slouží k hledání možností snižování ztrát ve výstupním difuzoru turbíny. Jeho účelem je určit vliv rozevření difuzoru a úpravy povrchu na účinnost tohoto zařízení. Studují se zde možnosti ovlivnění odtržení proudící tekutiny od stěny difuzoru. Rychlostní pole v měřící oblasti se určuje hlavně metodou PIV. Podstata měření metodou PIV spočívá v prosvěcování snímaného prostoru intenzivním laserovým pulzním paprskem. Do měřeného prostoru jsou vypouštěny mikroskopické částice (olejové nebo vodní bublinky či polystyrenové kuličky). Citlivá kamera snímá polohy částic při jednotlivých záblescích a na základě korelací dokáže určit jejich posun a směr pohybu částic. Pokud známe posun i čas, lze vyjádřit vektory rychlosti a následně sestavit vektorové rychlostní mapy. Druhou možností použití přístroje je vizualizace proudění. Intenzita záblesků se zvýší a proudové pole je snímáno klasickou digitální kamerou. Ta je schopná zachytit tvar proudového pole, nikoliv však poskytnout údaje o rychlostech. V mnoha případech je postačující pouze vizualizace.

Detail výstupního difusoru

73

Vydání publikace bylo podpořeno z projektu: CENEN-NET – Partnerství v jaderné energetice nové generace Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost, prioritní osa č. 2 - Terciální vzdělávání, výzkum a vývoj, oblast podpory č. 2.4. - partnerství a sítě.