7M07136 Ядерная инженерия в КазНУ им. аль-Фараби

Дисциплины

• Циклические ускорители

  Цель дисциплины - рассмотреть теорию движения частиц в циклических ускорителях, бетатронные колебания и т.д. Описать продольное движение частиц в циклических ускорителях, резонансное ускорение, теорию автофазировки, уравнения синхротронных колебаний и радиационное затухание. Рассмотреть возбуждения колебаний пучка вследствие квантовых флуктуаций синхротронного излучения. Изложить методы расчетов установившихся размеров пучков, ограничений светимости встречных пучков "эффектами встречи" и эффектов, определяющих время жизни пучков в накопителях.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• История и философия науки

  Цель дисциплины - рассматривается на основе исторической динамики и в исторически изменяющемся социокультурном контексте. Знакомит с проблемами феномена науки, являющегося предметом специального философского анализа, формирует знания об истории и теории науки, закономерностях развития науки и структуре научного знания, особенностях науки как профессии и социального института, роли науки в развитии общества.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 3
  

• Линейные ускорители

  Цель дисциплины - рассмотреть типы линейных ускорителей, вопросы возбуждения ускоряющих структур, сами ускоряющие структуры и методы их исследования. Описать сверх высоко частотные источники, высоковольтные модуляторы, умножители мощности, клистронные усилители, волновые тракты и измерители различных сигналов. Изложить теорию продольной и поперечной динамики частиц в линейных ускорителях и вопросы фокусировки. Рассмотреть учет сил пространственного заряда и динамику одиночного релятивистского сгустка, потенциалы возбуждения и импедансы.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Источники пучков заряженных частиц и магнитные системы ускорителей

  Цель дисциплины - описать процессы эмиссии и формирование пучка заряженных частиц, эволюцию функции распределения заряженных частиц по энергии при ускорении пучка, его быстрое и адиабатическое ускорение, методы определения температуры заряженных частиц и процессы температурной релаксации в пучке после ускорения и т.д. Рассмотреть методы мультипольных разложений двумерных магнитных полей и методы расчета краевых полей магнитов, использующихся в ускорительной технике и т.д.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Педагогика высшей школы

  Цель дисциплины - формирование способности педагогической деятельности в вузе на основе знаний дидактики высшей школы, теорий воспитания и менеджмента образования, анализа и самооценки преподавательской деятельности. Курс рассматривает проектирование образовательной деятельности будущего преподавателя с применением кредитной технологии обучения, реализации Болонского процесса, овладения лекторским, кураторским мастерством с использованием стратегий и методов обучения/воспитания и оценивания (TLA-стратегий).

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Ядерная электроника

  Цель дисциплины – последовательно изложить электронные методы, принципы построения приборов и автоматизированных систем, применяемых в физике ядра и элементарных частиц, в ускорительной технике и технике ядерных и термоядерных реакторов. Особое внимание уделено применению микроэлектроники, вычислительных машин, микропроцессоров и программно-управляемых модульных систем.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Физика реакторов на тепловых нейтронах

  Цель дисциплины - изложить физическую теорию энергетических и исследовательских реакторов на тепловых нейтронах. Рассмотреть методики нейтронно-физических расчетов и расчетов, связанных с критическими размерами реакторов и с эффективностью органов их управления. Описать важнейшие физические характеристики таких реакторов. Рассмотреть конструкционные и схемные решения для реакторов гомогенного и гетерогенного типов, а также проблемы безопасности и экономической целесообразности реакторов на тепловых нейтронах.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Физические процессы в плазме и плазменных установках

  Цель дисциплины - изложить физическую теорию плазмы и процессов, происходящих в приборах и установках, предназначенных для создания и практического применения плазмы, а также сведения об эмиссионных явлениях, используемых при генерации плазмы, сведения об элементах ионной и электронной оптики, о физике различных видов газовых разрядов. Рассмотреть конструкционные и схемные решения для современных плазменных установок. Описать различные методы расчета физических процессов, происходящих в плазме и в плазменных установках.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Иностранный язык (профессиональный)

  Цель дисциплины приобретение и совершенствование компетенций в соответствии с международными стандартами иноязычного образования, позволяющих использовать иностранный язык как средство общения в межкультурной, профессиональной и научной деятельности будущего магистра. Практическое владение иностранным языком предполагает также умение работать с аутентичной литературой по специальности, написание сообщении, докладов, освоение технологий публичного выступления в русле профессионального интереса.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Диагностика пучков в ускорительной технике

  Изложить физические принципы работы пучковых датчиков различных типов — контактных, оптических и электромагнитных. Рассмотреть и проанализировать методы обработки данных, поставляемых системами диагностики. Изложить принципы использования обратных связей в ускорительной технике. Описать комплекс диагностических приборов для последовательных стадий «жизни» установки – первичный запуск, исследование предельных возможностей, рутинная эксплуатация, модернизация.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Организация и планирование научных исследований (англ.)

  Цель дисциплины – сформировать способность планировать, подготавливать, организовывать и проводить самостоятельные научные исследования. В рамках дисциплины изучаются международная система научных публикаций; авторские права в системе международных научных публикаций; методология и методы научного исследования; организация текста оригинальной статьи для журнала; законы развития науки; правилам оформления и защита результатов исследований; процедура рецензирования; коммерциализация научных разработок и ее правовое сопровождение; внедрение научных исследований и их эффективность.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Поляризованные пучки

  Цель дисциплины – рассмотреть схемы и конструкции интенсивных источников пучков поляризованных частиц, изучить динамику спина в ускорителях и методы управления направлением и степенью поляризации ускоряемых частиц. Дать знания о физических принципах, применяемых при измерении степени поляризации частиц. Изложить методы расчётов деполяризующих факторов в конкретных структурах накопителей и методы расчетов полей элементов электроннооптических систем, необходимых для разработки и конструирования установок с поляризованными частицами.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Кинетика и тепломассообмен в ядерных реакторах

  Цель дисциплины - изучить нестационарные состояния реакторов, которые возникают при пуске, регулировании мощности, остановке реактора, и при других переходных режимах, как штатных, так и нештатных, в том числе аварийных. Изложить физические аспекты явлений тепломассообмена, связанные с теплопроводностью, конвекцией, излучением, а также принципы теплогидравлических расчетов активных зон реакторов, теплообменников, парогенераторов. Рассмотреть особенности процессов теплообмена в различных режимах работы реактора, в том числе при аварийных ситуациях.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Психология управления

  Цель дисциплины: сформировать системные знания о фундаментальных понятиях психологии управления, создание предпосылок для теоретического понимания и практического применения важнейших аспектов сферы управления в процессе профессионального становления. Рассматриваются основные принципы психологии управления, личность в управленческих взаимодействиях, управление поведением личности, современные представления об управлении по ценностям, психология управления групповыми явлениями.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 3
  

• Статистические методы в ядерной инженерии

  Цель дисциплины – рассмотреть методы моделирования и статистической обработки данных, принятых в ведущих центрах ядерной физики и физики элементарных частиц. Изложить разделы теории вероятности и математической статистики, использующиеся в различных областях экспериментальной и инженерной ядерной физики, физики элементарных частиц и техники ядерных и термоядерных реакторов. Рассмотреть вероятностные и статистические методы, использующиеся в машинном и глубоком машинном обучении, которое, в свою очередь, является неотъемлемой частью современной ядерной инженерии.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Метод Монте-Карло и моделирование в ядерных технологиях

  Цель дисциплины – описать особенности моделирования методом Монте-Карло случайных величин и процессов переноса, связанных с работой ядерных и термоядерных реакторов. Рассмотреть трудоемкость и неточность этого метода в задачах ядерной инженерии. Изложить численное интегрирование методом Монте-Карло обыкновенных дифференциальных уравнений, встречающихся как в ускорительной физике, так и в физике реакторов. Рассмотреть применение метода Монте-Карло к задачам машинного и глубокого машинного обучения, связанным с ядерной инженерией.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Магнитный и инерциальный управляемый термоядерный синтез

  Цель дисциплины - рассмотреть физическую теорию явлений, связанных с управляемым термоядерным синтезом с магнитным удержанием плазмы. Описать главные реакции термоядерного цикла в природе (в звездах) и в термоядерной энергетике. Рассмотреть вопросы физики горячей плазмы и структуры магнитного термоядерного реактора. Подробно изложить подходы к достижению условий магнитного управляемого термоядерного синтеза, методы разработки некоторых разновидностей открытых и замкнутых ловушек. Описать схемы конструкций крупнейших плазменных установок и перспективы строительства опытного магнитного термоядерного реактора.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Лазеры на свободных электронах

  Цель дисциплины - дать информацию о принципах действия и устройстве лазеров на свободных электронах, об их основных подсистемах и узлах, а также о технологиях, применяемых при их создании. Рассмотреть процессы спонтанного и вынужденного излучений, вопросы продольной группировки электронов полем синхронной волны, ограничения на параметры электронного пучка и т.д. Изложить аналитические и численные методы расчёта параметров основных элементов и излучения лазеров на свободных электронах.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Нелинейная динамика пучков

  Цель дисциплины – описать вывод и проанализировать уравнения движения релятивистской заряженной частицы в нелинейных полях циклических ускорителей. Изложить различные методы теории возмущений (от разложения решения в степенной ряд до канонической теории Ли). Подробно изучить такие аспекты нелинейной динамики как зависимость частоты колебаний от амплитуды, резонансные явления, ограничение области устойчивости движения частицы и т.д. Рассмотреть нелинейности ведущих магнитов и полей пространственных зарядов встречных пучков, а также современные методы компьютерного моделирования и экспериментального исследования нелинейного движения частиц в циклических ускорителях.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Ядерные реакции в ядерных и термоядерных реакторах

  Цель дисциплины – обучить формальной теории рассеяния и методам решения многоканальной задачи ядерных реакций, протекающих в термоядерных и ядерных реакторах. Последовательно рассмотреть различные подходы к описанию механизмов ядерных реакций: резонансную теорию ядерных реакций, модели прямых ядерных реакций, статистический подход при описании реакций, теорию цепных ядерных реакций деления тяжелых ядер, протекающих в ядерных реакторах и с термоядерными реакциями с легкими ядрами, протекающими в термоядерных установках.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Синхротронное излучение

  Цель дисциплины - описать свойства синхротронного излучения, эффекты влияния синхротронного излучения на параметры электронных пучков в ускорителях и способы применения синхротронного излучения в фундаментальных и прикладных исследованиях. Описать схемы и конструкции магнитных элементов современных источников синхротронного и ондуляторного излучений. Изложить методы расчетов необходимых спектральных потоков фотонов для реализации прикладных методик с использованием синхротронного и ондуляторного излучений.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Физика реакторов на быстрых нейтронах

  Цель дисциплины - изложить теорию основных разновидностей современных реакторов на быстрых нейтронах. Рассмотреть методики нейтронно-физических и теплогидравлических расчетов и расчетов, связанных с реактивностью и эффективностью органов управления такими реакторами. Рассмотреть конструкционные и схемные решения для реакторов с натриевым теплоносителем, а также экономические вопросы и вопросы безопасности, связанные с реакторами на быстрых нейтронах.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

Профессии

Результаты обучения

• Проводить расчёты параметров (в том числе поляризационных и нелинейных) пучков заряженных частиц в элементах циклических и линейных ускорителей, необходимые для разработки и конструирования ускорителей.
• Пользоваться аналитическими и численными методами расчёта и оптимизации ведущих полей в линейных и нелинейных магнитных структурах современных ускорительных установках.
• Самостоятельно ставить и решать конкретные задачи диагностики пучков заряженных частиц; с помощью современных математических методов и программно-аппаратных комплексов обрабатывать данные для решения задачи нахождения параметров исследуемого пучка заряженных частиц.
• Самостоятельно формулировать требования и проектировать магнитные структуры современных источников синхротронного излучения, делать оценки необходимых спектральных потоков фотонов для реализации основных методик использующих синхротронное и ондуляторное излучения; самостоятельно проектировать основные узлы лазеров на свободных электронах.
• Пользоваться аналитическими и численными методами расчётов параметров синхротронного и ондуляторного излучений и излучения лазеров на свободных электронах; проводить эффективный анализ научной и технической информации в области создания и использования лазеров на свободных электронах и установок синхротронного и ондуляторного излучений.
• Проводить расчёты, связанные с диффузией и замедлением нейтронов, расчеты, связанные с определениями критических размеров реакторов, необходимые для разработки и конструирования гомогенных и гетерогенных реакторов на тепловых нейтронах.
• Проводить расчёты, связанные с сечениями в области быстрых и промежуточных нейтронов и расчеты, связанные с общим устройством реакторов на быстрых нейтронах, необходимые для его разработки и конструирования.
• Пользоваться аналитическими и численными методами расчёта и оптимизации ведущих физических характеристик и параметров магнитных и инерциальных термоядерных реакторов.
• Самостоятельно ставить и решать конкретные задачи, связанные со стационарными и нестационарными процессами в ядерных и термоядерных реакторах с использованием современной аппаратуры и компьютерных технологий.
• С помощью современных программно-аппаратных комплексов решать разнообразные задачи, связанные с ядерной электроникой.
• Самостоятельно планировать и организовывать образовательный процесс в организациях высшего и послевузовского образования, пользоваться принципами студенто-центрированного обучения и оценивания, пользоваться методами и технологиями практико-ориентированного обучения.
• Своевременно определять современные тенденции в области ядерной инженерии. На их основе самостоятельно разрабатывать учебно-методические материалы по преподаваемым дисциплинам с учетом интеграции образования, науки и инноваций. Содействовать развитию учащихся и помогать им в научных исследованиях в области ядерной инженерии.