Horst-Michael Prasser: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2018

NameHerr Prof. em. Dr. Horst-Michael Prasser
LehrgebietKernenergiesysteme
E-Mailprasser@lke.mavt.ethz.ch
DepartementMaschinenbau und Verfahrenstechnik
BeziehungProfessor emeritus

NummerTitelECTSUmfangDozierende
151-0156-00LSafety of Nuclear Power Plants Information 4 KP2V + 1UH.‑M. Prasser, V. Dang, L. Podofillini
KurzbeschreibungKnowledge about safety concepts and requirements of nuclear power plants and their implementation in deterministic safety concepts and safety systems. Knowledge about behavior under accident conditions and about the methods of probabilistic risk analysis and how to handle results. Introduction into key elements of the enhanced safety of nuclear systems for the future.
LernzielDeep understanding of safety requirements, concepts and system of nuclear power plants, knowledge of deterministic and probabilistic methods for safety analysis, aspects of nuclear safety research, licensing of nuclear power plant operation. Overview on key elements of the enhanced safety of nuclear systems for the future.
Inhalt(1) Introduction into the specific safety issues of nuclear power plants, main facts of health effects of ionizing radiation, defense in depth approach. (2) Reactor protection and reactivity control, reactivity induced accidents (RIA). (3) Loss-of-coolant accidents (LOCA), emergency core cooling systems. (4) Short introduction into severe accidents (Beyond Design Base Accidents, BDBA). (5) Probabilistic risk analysis (PRA level 1,2,3). (6) Passive safety systems. (7) Safety of innovative reactor concepts.
SkriptScript:
Hand-outs of lecture slides will be distributed
Audio recording of lectures will be provided
Script "Short introduction into basics of nuclear power"
LiteraturS. Glasston & A. Sesonke: Nuclear Reactor Engineering, Reactor System Engineering, Ed. 4, Vol. 2., Chapman & Hall, NY, 1994
Voraussetzungen / BesonderesPrerequisites:
Recommended in advance (not binding): 151-0163-00L Nuclear Energy Conversion
151-0160-00LNuclear Energy Systems4 KP2V + 1UH.‑M. Prasser, I. Günther-Leopold, W. Hummel, P. K. Zuidema
KurzbeschreibungKernenergie und Nachhaltigkeit, Urangewinnung, Urananreicherung, Kernbrennstoffherstellung, Wiederaufarbeitung ausgedienter Brennelemente, Entsorgung von radioaktivem Abfall, Lebenszyklusanalyse, Energie- und Stoffbilanzen von Kernkraftwerken.
LernzielDie Studenten erhalten einen Überblick über die physikalisch-chemischen Grundlagen, die technologischen Prozesse und die Entwicklungstrends in Bereich der gesamten nuklearen Energieumwandlungskette. Sie werden in die Lage versetzt, die Potentiale und Risiken der Einbettung der Kernenergie in ein komplexes Energiesystem einzuschätzen.
Inhalt(1) Überblick über den kosmischen und geologischen Ursprung von Uranvorkommen, Methoden des Uranbergbaus, der Urangewinnung aus dem Erz, (2) Urananreicherung (Diffusionszellen, Ultrazentrifugen, alternative Methoden), chemische Konvertierung Uranoxid - Fluorid - Oxid, Brennelementfertigung, Abbrand im Reaktor. (3) Wiederaufarbeitung abgebrannter Brennelemente (hydro- und pyrochemisch) einschliesslich der modernen Verfahren der Tiefentrennung hochaktiver Abfälle, Methoden der Minimierung von Menge und Radiotoxizität des nuklearen Abfalls, (4) Entsorgung von Nuklearabfall, Abfallkategorien und -herkunft, geologische und künstliche Barrieren in Tiefenlagern und deren Eigenschaften, Projekt für ein geologisches Tiefenlager für radioaktive Abfälle in der Schweiz, (5) Methoden zur Ermittlung der Nachhaltigkeit von Energiesystemen, Masse der Nachhaltigkeit, Vergleich der Kernenergie mit anderen Energieumwandlungstechnologien, Umwelteinfluss des Kernenergiesystems als Ganzes, spezieller Aspekt CO2-Emissionen, CO2-Reduktionskosten. Die Materialbilanzen unterschiedlicher Varianten des Brennstoffzyklus werden betrachtet.
SkriptVorlesungsfolien werden verteilt und in digitaler Form bereit gestellt.
151-0170-00LComputational Multiphase Thermal Fluid Dynamics4 KP2V + 1UH.‑M. Prasser, A. Dehbi, B. Niceno
KurzbeschreibungThe course deals with fundamentals of the application of Computational Fluid Dynamics to gas-liquid flows as well as particle laden gas flows including aerosols. The course will present the current state of art in the field. Challenging examples, mainly from the field of nuclear reactor safety, are discussed in detail.
LernzielFundamentals of 3D multiphase flows (Definitions, Averages, Flow regimes), mathematical models (two-fluid model, Euler-Euler and Euler-Lagrange techniques), modeling of dispersed bubble flows (inter-phase forces, population balance and multi-bubble size class models), turbulence modeling, stratified and free-surface flows (interface tracking techniques such as VOF, level-sets and variants, modeling of surface tension), particulate and aerosol flows, particle tracking, one and two way coupling, random walk techniques to couple particle tracking with turbulence models, numerical methods and tools, industrial applications.
151-1053-00LThermo- and Fluid Dynamics0 KP2KP. Jenny, R. S. Abhari, K. Boulouchos, C. Müller, N. Noiray, D. Poulikakos, H.‑M. Prasser, T. Rösgen, A. Steinfeld
KurzbeschreibungCurrent advanced research activities in the areas of thermo- and fluid dynamics are presented and discussed, mostly by external speakers.

The talks are public and open also for interested students.
LernzielKnowledge of advanced research in the areas of thermo- and fluid dynamics
InhaltCurrent advanced research activities in the areas of thermo- and fluid dynamics are presented and discussed, mostly by external speakers.
151-1906-00LMultiphase Flow4 KP3GH.‑M. Prasser
KurzbeschreibungGrundlagen zu mehrphasigen Systemen, insbesondere Gas-Flüssig, werden vermittelt. Die charakteristischen Merkmale von Mehrphasenströmungen und die Vorstellungen der Berechnungsmodelle werden zusammengefasst. Weiter wird auf die Rohrströmung, Filmströmung und Blasen-, res Tropfenströmung speziell eingegangen. Messmethoden werden vorgestellt und eine Zusammenfassung über CFD bei Mehrphasensystemen.
LernzielDie Vorlesung vermittelt ein Verständnis der Vorgänge in mehrphasigen Systemen und ermöglicht die Übertragung dieser Phänomene auf verschiedene technische Anwendungen. Aktuelle Beispiele und neue Entwicklungen werden aufgezeigt.
InhaltDie Lehrveranstaltung gibt einen Überblick über folgende Themengebiete, insbesondere Gas/Flüssigkeitssysteme:
Grundlagen mehrphasiger Systeme, Rohrströmungen, Filme, Blasen und Blasensäulen, Tropfen, Messtechnik, Mehrphasensysteme im Mikrobereich, Numerische Verfahren für mehrphasige Strömungen.
SkriptEin Skript ist vorhanden (in deutsch), teilweise englisch
LiteraturKapitelweise wird Fachliteratur empfohlen.
Voraussetzungen / BesonderesDie Grundlagen der Fluiddynamik werden vorausgesetzt.
151-2016-00LRadiation-Based Imaging Methods for Nuclear and Industrial Applications4 KP2V + 1UH.‑M. Prasser, R. Adams
KurzbeschreibungThe course offers an overview of the engineering principles of radiation-based imaging methods as X-ray/gamma and neutron imaging. Special attention is given to the application of such methods to nuclear engineering, industrial and civil safety problems. The Lecture is complemented with numerical and hands on laboratory exercises.
LernzielUnderstanding of the principles and applicability of radiation-based imaging methods as radiography and tomography, their mathematical principles and the necessary data and signal processing methods. The lecture gives an overview of the associated radiation source and imaging detector technologies.
InhaltPrinciples of computed tomographic imaging (inverse problems, Radon transformation, central slice theorem); parallel, fan-, and cone-beam and limited angle tomography; image filtering and conditioning methods; back projection algorithms (FBP, ART, direct FFT, FDK); resolution and contrast; scatter and beam hardening artefacts; image rendering and segmentation; Radiation source technology: X-ray tubes/LINACs, synchrotrons, gamma sources, neutron sources (reactor, spallation, accelerator based, neutron generators); detector technology: interaction mechanisms for photons and neutrons, detector materials, resolution and efficiency; applicability and complementarity of photon vs. neutron based imaging techniques; thermal and fast neutron imaging; combined imaging modalities; Applications in nuclear technology: fuel bundle research (thermal-hydraulics, cladding hydration, spent fuel characterization etc.); non-nuclear industrial applications: multi-phase flows in oil and chemical industry, fuel cell research, cultural heritage investigations, PEPT etc.; applications in nuclear safe guards; applications for citizen and homeland security; More exotic approaches: energy selective imaging; TOF, ultra-fast X-ray tomography using deflected electron beams; the course is complemented with numerical exercises and hands on laboratory demonstrations (neutron imaging demo at ICON/PSI, X-ray/gamma imaging at ETH/PSI).
SkriptLecture slides, additional readings and exercise materials will be provided.
Literatur- Kak & Slaney: Principles of Computerized Tomographic Imaging (http://www.slaney.org/pct/)
- Knoll: Radiation Detection and Measurement
- Smith: The Scientist and Engineers Guide to Digital Signal Processing (http://www.dspguide.com/)
- Natterer: The Mathematics of Computerized Tomography, Wiley, 1986
- Neutron imaging flyer, PSI (https://www.psi.ch/niag/ImagingBrochureEN/Neutron_Imaging_User_2016.pdf)
Voraussetzungen / BesonderesBasic nuclear physics, recommended courses: 151-0163-00L Nuclear Energy Conversion, 151-2035-00L Radiobiology and Radiation Protection, 151-0123-00L Experimental Methods for Engineers, MATLAB skills for exercises.