Didattica - Università degli Studi di Padova

Syllabus

Prerequisiti:	Conoscenze di base di analisi matematica, fisica, chimica
Conoscenze e abilita' da acquisire:	Conoscenza dei principali aspetti di fisica, ingegneria ed economia delle centrali nucleari a fissione e delle future centrali a fusione
Modalita' di esame:	Prova scritta articolata in 3 o 4 domande a risposta aperta
Criteri di valutazione:	La prova scritta servirà a valutare quanto lo studente abbia assimilato gli aspetti peculiari (fisica, ingegneria ed economia) delle varie fasi del ciclo del nucleare a fissione ed i principi fisici e gli aspetti tecnologici della fusione
Contenuti:	Nascita e sviluppo dell'industria nucleare; situazione attuale e collocazione nello scenario energetico mondiale. Struttura microscopica della materia: atomi, nuclei e loro proprietà, forza nucleare. Il decadimento radioattivo: decadimento alfa, beta e diseccitazione nucleare, raggi γ e raggi x. Sorgenti di radiazioni: cenni alle sorgenti isotopiche, macchine radiogene, acceleratori di particelle, sorgenti di neutroni. Interazione della radiazione ionizzante con la materia: principali meccanismi di interazione della radiazione carica e neutra con la materia, dose e grandezze dosimetriche correlate, effetti biologici delle radiazioni, principi di radioprotezione. Radioattività ambientale: componenti e metodi di misura. Reazioni nucleari: generalità, sezione d'urto, reazioni indotte da neutroni e da particelle cariche, fissione e fusione nucleare. Fisica della fissione nucleare: neutroni pronti e ritardati; tasso di reazione; flusso neutronico; sezioni d’urto; neutroni veloci e neutroni termici; mezzi moltiplicanti; il riflettore; il rallentamento; i moderatori; le risonanze di cattura; Il tasso di irraggiamento (burn-up). Fisica del reattore: reazione a catena; criticità; moderazione; formula a 4 e 6 fattori; controllo di reattività e retroazioni. I reattori termici: caratteristiche fondamentali delle filiere ad acqua leggera (PWR, BWR). I reattori di nuova generazione: reattori di generazione III+ (EPR) ed i reattori veloci autofertilizzanti di generazione IV. L'ingegneria del sistema nucleare: elementi base del sistema nucleare; caratteristiche di controllo; parte nucleare e parte convenzionale. Elementi di sicurezza negli impianti nucleari: obiettivi e principi fondamentali; criteri di sicurezza nucleare; principali sistemi di sicurezza (attivi, passivi). Cenni sui problemi di progettazione: garanzia di qualità in campo nucleare; vincoli normativi; problemi termomeccanici negli impianti nucleari. Il ciclo del combustibile nucleare: ciclo aperto e ciclo chiuso; fasi fondamentali del ciclo; metodi di arricchimento del combustibile; fabbricazione; immagazzinamento, trasporto e trattamento del combustibile esaurito; confinamento temporaneo e definitivo. L'economia del sistema nucleare: peculiarità dei costi elettronucleari; costi di produzione dell'energia. L'ingegneria del reattore a fusione a confinamento magnetico: i magneti superconduttori, la prima parete ed il divertore, il blanket, il riscaldamento del plasma, il sostegno della corrente di plasma. Gli esperimenti ITER ed IFMIF ed il reattore prototipo DEMO. I modelli europei di reattore commerciale. Previsione di costi delle future centrali a fusione.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento:	L'insegnamento viene erogato con lezioni frontali ed alcuni seminari su aspetti più specifici
Eventuali indicazioni sui materiali di studio:	Oltre ai testi di riferimento indicati, sono distribuiti a lezione altri materiali di studio: slides, documenti e dispense monografiche
Testi di riferimento:	Carlo Lombardi, Impianti nucleari. Milano: edizioni Polipress, --. Maurizio Cumo, Impianti nucleari. Roma: edizioni Università la Sapienza, --.