ПРОГРАММА ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА

Программа

государственного экзамена по специальности

I. Технические и организационные основы современных энергетических технологий

1. Энергетические технологии, основанные на использовании органического топлива
2. Альтернативная энергетика (солнечная, ветровая, геотермальная, а также на основе энергии биомассы, тепловой энергии океанов, энергии приливов и отливов)
3. Ядерная энергетика (физические принципы, сырьевые запасы, общее состояние)
4. Реакторы с водой под давлением
5. Канальные реакторы с графитовым замедлителем
6. Реакторы с размножением на быстрых нейтронах

II. Проблемы безопасности и экологии ядерной энергетики

1. Радиоэкологические последствия аварий
2. Методы и способы минимизации последствий радиационных аварий
3. Особенности реагирования на ядерные и радиационные инциденты
4. Общий сценарий при выбросе радиоактивности в атмосферу: Основные факторы и физические процессы на ранней фазе (часы-дни). Выброс–эффективная высота–турбулентность атмосферы–адвекция, диффузия–выпадение–путь облучения–основы контрмероприятий
5. Описание источника выброса: дисперсный, нуклидный состав. Радиоактивный состав, цепочки. Дозовые коэффициенты
6. Описание метеорологии: турбулентность атмосферы, погранслой, приземной слой. Классы устойчивости. Коэффициенты диффузии. Шероховатость. Влияние осадков
7. Атмосферный перенос: уравнение адвекции-диффузии. Гауссова модель. Лагранжева стохастическая модель. Расчет концентраций, TIC.
8. Дозиметрические модели, понятие радиационного риска
9. Расчет доз: основные пути облучения. Дозовые коэффициенты. Ослабление доз – использование укрытий и йодистая профилактика, эвакуация и отселение

III. Геостатистика, нейронные сети

      1.    Анализ и моделирование пространственных корреляций пространственно-распределенных данных

• Вариограмма как мера, описывающая пространственную корреляцию
• Вычисление вариограммы по исходным данным (экспериментальная вариограмма)
• Математические модели вариограмм и их особенности

      2.    Геостатистические методы пространственных интерполяций

• Основные ограничения классической геостатистики (стационарность 2-го порядка и внутренняя гипотеза)
• Простой кригинг – предположения и вывод, свойства
• Обычный кригинг и его свойства
• Кригинговая вариация и ее интерпретация

      3.    Стохастическое моделирование

• Пространственная неопределенность – пространственная совместная функция распределения
• Последовательный принцип стохастического моделирования и алгоритм его практической реализации
• Геостатистические методы стохастического моделирования, основанные на последовательном принципе
• Моделирование отжига.

      4.    Вероятностное картирование

• Задача оценки локальной функции распределения, как общая задача анализа данных
• Индикаторный подход
• Стохастическое моделирование

      5.    Искусственные нейронные сети (ИНС)

• Принципы искусственной нейронной сети
• Элементы искусственной нейронной сети
• Структуры искусственных нейронных сетей
• Подходы к обучению искусственных нейронных сетей
• Обучение ИНС «без учителя»

      6.    Многослойный персептрон (МСП) как ИНС прямого распространения

• Элементы и структура МСП
• Инициализация и обучение МСП (обучение «с учителем»)
• Метод обратного распространения ошибки

IV. Моделирование аварий в атомной энергетике

1. Общее представление об АЭС, оборудование, системы безопасности, требования к системам удержания и локализации последствий аварий
2. Аварии на АЭС ВВЭР, феноменология аварийных процессов, типы аварий
3. Управление авариями, предотвращение аварий, ослабление последствий
4. Разрушение активной зоны при тяжелой аварии на АЭС
5.  Разрушение днища корпуса реактора при тяжелой аварии на АЭС
6.  Взаимодействие расплава с бетоном
7.  Выход продуктов деления при тяжелой аварии на АЭС
8. Условие равновесия фаз и графическое правило нахождения равновесных составов в бинарных сплавах; эвтектические фазовые диаграммы
9. Термодинамический потенциал бинарного сплава в рамках модели решеточного газа с взаимодействием ближайших соседей и построение простейшей фазовой диаграммы
10. Тройные фазовые диаграммы и области сосуществования двух и трех фаз
11. Анализ неустойчивости при спинодальном распаде твердого раствора
12. Выпадение и рост зародышей новой фазы из пересыщенного твердого раствора
13. Взаимная диффузия в бинарных системах: эффект Киркендалла и расчет Даркена
14. Кинетика перемещения межфазной границы при диффузионном массопереносе по фазам

V. Теоретические основы гидродинамики и теплопереноса

1. Основные механизмы передачи тепла – теплопроводность, конвекция, излучение. Теплообмен при кипении. Законы подобия.Безразмерные числа. Примеры теплопередачи
2. Уравнения движения идеальной жидкости. Граничные условия. Законы сохранения. Гидростатика
3. Условия приближения несжимаемой жидкости. Потенциальное течение несжимаемой жидкости. Уравнение Бернулли
4. Сила сопротивления при потенциальном обтекании. Парадокс Даламбера и в чем суть его разрешения
5. Уравнение Навье-Стокса для несжимаемой жидкости с постоянной вязкостью. Законы подобия и безразмерные числа Рейнольдса, Фруда и Струхала
6. Течения вязкой жидкости при малых числах Рейнольдса. Стационарное установившееся течение в трубе. Вязкое обтекание твердого тела. Формула Стокса. Слабая затопленная струя
7. Ламинарные течения при больших числах Рейнольдса. Ламинарный след и сильная затопленная струя (качественные характеристики)
8. Ламинарный пограничный слой (ПС). Приближение Прандтля. Толщина ПС и сила трения
9. Устойчивость стационарного течения. Неустойчивости Рэлея-Тейлора и Кельвина-Гельмгольца. Переход к турбулентности
10. Сильно развитая турбулентность. Модель Колмогорова-Обухова. Внутренний масштаб турбулентности
11. Турбулентный след и турбулентная затопленная струя. Качественные характеристики
12. Логарифмический профиль скоростей. Случаи гладкой и шероховатой твердой поверхности
13. Турбулентный пограничный слой. Толщина слоя и сила трения
14. Турбулентное течение в трубах. Коэффициент сопротивления
15. Уравнение переноса тепла. Вынужденная конвекция. Числа Пекле и Прандтля, Теплообмен и сопротивление при течении в трубах и каналах
16. Уравнения свободной конвекции. Приближение Буссинеска. Числа Рэлея и Грасгофа
17. Конвекция Рэлея-Бенара. Мягкая и жесткая турбулентность
18.  Ламинарный свободно-конвективный пограничный слой на вертикальной стенке. Толщина слоя. Число Нуссельта
19. Турбулентный свободно-конвективный пограничный слой на вертикальной стенке. Толщина слоя. Число Нуссельта
20. Свободная конвекция жидкости с внутренними источниками тепла. Модифицированное число Рэлея
21. Качественная картина теплоотдачи жидкости с внутренними источниками тепла, содержащейся в замкнутом объеме
22. Универсальные условия совместимости на межфазных границах и в системе наблюдателя
23. Специальные условия совместимости на межфазных границах в процессах тепло и массообмена
24. Капиллярные и гравитационные волны на поверхности жидкости. Неустойчивости. Солитоны
25. Модельные задачи о движении сферы в идеальной и вязкой жидкости
26. Парожидкостные потоки в каналах. Одномерные уравнения импульса и энергии для двухфазных потоков. Модели для расчета трения на границе пленки

VI. Физика быстропротекающих газодинамических процессов

1. Образование водорода при тяжелой аварии. Проблема распространения водорода и состава газовой смеси в контайнменте
2. Кинетика окисления водорода. Цепной механизм, время индукции. Упрощенная кинетика, «брутто-реакция»
3. Характерные особенности реакции горения. Малые параметры
4. Медленное горение. Механизм распространение пламени. Скорость пламени, ширина фронта. Параметры газа за фронтом пламени
5. Ударные волны (УВ). Образование ударных волн при эволюции сильных возмущений
6. Основные соотношения и законы сохранения. Ударная адиабата и адиабата Пуассона. Направление изменения параметров за фронтом УВ
7. Ударная волна в реагирующем газе. Зона горения. Стационарный поток с подводом тепла. Кризис теплоотдачи
8. Структура детонационной волны. Направление изменения величин в зоне горения
9. Режимы детонации: пересжатая детонация и детонация Чепмена-Жуге
10.  Распространение детонационной волны. Неустойчивость детонационного фронта
11. Концентрационные пределы детонации и скорость распространения детонации на пределе
12. Детонация в двухфазных средах. Взаимодействие с капельной взвесью. Теплообмен, трение
13. Условия подавления детонации в присутствии капельной взвеси

VII. Математическое моделирование

1. Прямые и итерационные методы решения систем линейных алгебраических уравнений. Метод Гаусса, метод прогонки. Метод простой итерации, метод Зайделя
2. Итерационные методы решения систем нелинейных алгебраических уравнений. Метод Ньютона
3. Методы численного решения обыкновенных дифференциальных уравнений. Метод Эйлера, метод трапеций, метод Рунге-Кутты. Вычислительная устойчивость
4. Напряжения в толстостенной бесконечно длинной цилиндрической оболочке под действием внутреннего и внешнего давления. Указать предельные случаи
5. Изгиб стержней. Соотношение компонент тензора напряжений при изгибе. Аналитическое решение задачи о чистом изгибе
6. Волны в упругой бесконечной среде. Скорость звука. Оценка продольной скорости звука для стержня
7. Определяющие соотношения в механике деформируемого тела. Общий вид закона Гука для линейно-упругого материала. Изотропный материал. Диаграмма деформирования упруго-пластического материала. Основные предположения теории пластичности
8. Анализ конструкций в технике. Основные элементы конструкций, стержни, оболочки, пластины. Формулы напряжений в тонкостенном цилиндре и сфере. Численные методы: этапы решения задачи универсальным пакетом. Пример численного решения
9. Конечно-элементное (КЭ) моделирование напряженного состояния. Функции формы, КЭ-интерполяция, линейные элементы. Матрица жёсткости, система уравнений МКЭ. Основные типы КЭ для расчёта на прочность
10. Общие сведения о защитных оболочках АЭС. Физико-механические характеристики материалов оболочки, используемые в расчетах
11. Нагрузки и воздействия на защитные оболочки АЭС
12. Факторы, вызывающие снижение предварительного напряжения защитных оболочек АЭС в процессе эксплуатации и изменение физико-механических характеристик материалов
13. Экспериментальные исследования защитных оболочек АЭС