Ingegneria del nocciolo

Università Telematica Guglielmo Marconi
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Descrizione

L’Università degli Studi Guglielmo Marconi, è la prima Università “aperta” (Open University), riconosciuta dal MIUR con D.M. 1 marzo 2004, che unisce metodologie di formazione “a distanza” (materiale a stampa, dispense, Cd Rom, piattaforma e-learning) con le attività di formazione frontale (lezioni, seminari, laboratori, sessioni di ripasso e approfondimento) al fine di raggiungere i migliori risultati di apprendimento per lo studente.

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Programma

Programma del Corso

DISCIPLINA

INGEGNERIA DEL NOCCIOLO

DOCENTE

Alfredo Giancarlo Bianchini

CODICE DISCIPLINA: IND18001

SSD: ING-IND/18

CREDITI: 12

OBIETTIVI E FINALITÀ DELL´INSEGNAMENTO

L´obiettivo è di fornire agli studenti le conoscenze fisiche di base necessarie per una corretta interpretazione dei risultati del calcolo neutronico in rapporto ad analisi di progetto o a studi sul comportamento dei reattori.

PROGRAMMA DEL CORSO

Fisica del Nucleo
Richiami di Fisica Nucleare e appunti di Matematica.

  • Introduzione
  • Lunghezza d’onda delle particelle
  • Il nucleo atomico e la sua costituzione
  • Energia di legame
  • Stati eccitati nel nucleo
  • La radioattività
  • Il decadimento di stati eccitati
  • Reazioni Nucleari
  • Richiami di matematica

Interazioni Neutroni Materia-Sezioni d’urto
Sezioni d’urto e Interazioni con la Materia

  • Introduzione
  • Sezioni d’urto
  • Sezioni d’urto di scattering elastico
  • Sezione d’urto totale
  • Scattering Elastico
  • Scattering a basse energie da molecole
  • Distribuzione dello scattering angolare elastico
  • Sezione d’Urto di Trasporto
  • Distribuzione energetica dei neutroni scatterati in modo inelastico
  • Cattura radiativa
  • Reazioni con particelle cariche
  • Effetto Doppler

La fissione del Nucleo Atomico

  • Sezioni d’urto di nuclidi fissili
  • I Prodotti di Fissione
  • Decadimento dei Prodotti di Fissione
  • Neutroni Pronti
  • Neutroni Ritardati
  • Rilascio di energia dalla fissione
  • Potenza del reattore, Consumo e Burnup del Combustibile
  • Fattore di moltiplicazione
  • Tipi di reattori nucleari

La diffusione dei neutroni (I Parte)

  • Introduzione
  • Tassi di Interazioni e Flusso Neutronico
  • Densità di Corrente Neutronica
  • L’equazione di continuità
  • La legge di Fick
  • Validità della legge di Fick
  • Equazione della diffusione
  • Condizioni al contorno sulle superfici

La diffusione dei neutroni (II Parte)

  • Condizioni al contorno tra due mezzi (interfaccia)
  • Soluzioni dell’Equazione della Diffusione allo Stato Stazionario
  • Sorgente piana infinita in un mezzo omogeneo infinito
  • Sorgente puntiforme in un mezzo infinito
  • Sistemi con una superficie libera
  • Problema a molte regioni
  • Sorgenti Distribuite in un Mezzo Infinito
  • Sorgenti Distribuite in un Mezzo Finito
  • La lunghezza di diffusione

Il trasporto dei neutroni

  • Approssimazione Pn
  • Approssimazione Multigruppo
  • Librerie Multigruppo
  • La libreria variabile
  • Libreria ABBN

Rallentamento dei Neutroni senza Assorbimenti

  • Urto tra particelle classiche
  • Distribuzione di probabilità dello scattering
  • Il decremento logaritmico medio
  • Letargia
  • Densità di collisione e rallentamento
  • Rallentamento nell’idrogeno
  • Rallentamento in mezzi con A > 1
  • L’equazione dell’età di Fermi
  • Rallentamento dovuto a scattering inelastico

Il Rallentamento dei Neutroni con Assorbimenti e Fissioni

  • Introduzione
  • L’Idrogeno e un Assorbitore a Massa Infinita
  • Rallentamento con Moderatore di Massa > 1
  • Probabilità di fuga da risonanze separate
  • Fissioni Veloci
  • Moderazione Dipendente dallo Spazio, con Assorbimenti

Neutroni a Bassa Energia

  • Spettro dei Neutroni Termici
  • Assenza di Sorgenti e di Assorbimenti - Spettro Maxwelliano
  • Raffreddamento da Diffusione
  • Flusso termico
  • Tasso di Interazioni per Neutroni Termici
  • Assorbimenti 1/v
  • Assorbimenti non 1/v
  • Potenza del Reattore
  • h Medio in un Flusso Termico
  • Diffusione di Neutroni Termici
  • Tempo di Termalizzazione
  • Rallentamento e diffusione
  • Esperimenti a neutroni pulsati

Il Reattore Termico Senza Riflettore

  • Il concetto di Criticità
  • Il Reattore Termico a una Regione
  • Criticità per un Reattore a Forma di Parallelepipedo
  • L’equazione di Criticità
  • Caso particolare: Reattori di Grandi Dimensioni
  • Applicazioni dell’Equazione di Criticità
  • Calcolo della Composizione Critica, date le Dimensioni
  • Determinare la Grandezza Critica, data la Composizione
  • Forme Ottimali di Reattore
  • Reattori Quasi Omogenei

Il Reattore con Riflettore

  • Neutroni a un Gruppo Energetico
  • Metodo a due gruppi energetici
  • Prospettive
  • Calcoli a due gruppi per reattori non omogenei
  • Calcoli multigruppo

Cinetica del Reattore

  • Reattore Infinito con soli Neutroni Pronti
  • Tempo di Generazione Medio con Neutroni Ritardati
  • Equazione della Reattività in un Reattore Infinito
  • Comportamento del flusso
  • Variazione a gradino della reattività
  • Il reattore a slab senza riflettore
  • Altri Tipi di Reattori
  • Il Periodo Stabile
  • Salto della Reattività Pronta
  • La Condizione di Pronto Criticità
  • Piccole reattività
  • Reattività Grandi, Negative

Variazioni della Reattività

  • Coefficienti di temperatura
  • Coefficienti di Temperatura in un Reattore Termico senza Riflettore
  • Coefficiente di Temperatura di hT
  • Coefficiente di Temperatura di f
  • Coefficiente di Temperatura di e
  • Coefficiente di Temperatura di p
  • Conclusioni sui Coefficienti di Temperatura
  • Avvelenamento da Prodotti di Fissione
  • Xeno 135
  • Lo Xeno dopo lo spegnimento e tempo morto del reattore
  • Oscillazioni dello Xe135
  • Burnup e Conversione

Teoria delle Perturbazioni

  • Reattività e Perturbazioni
  • Richiami di Matematica
  • Teoria delle Perturbazioni a un Gruppo
  • Teoria delle Perturbazioni a due Gruppi
  • Calcolo del Flusso Aggiunto
  • Significato Fisico del Flusso Aggiunto

Reattori Sottocritici

  • Richiami generali
  • I Reattori Sottocritici
  • Fattore di Moltiplicazione sottocritico
  • Raggiungimento della criticità usando la curva 1/M
  • Ulteriori definizioni di sottocriticità

Ciclo del Combustibile

    • Introduzione
    • Uranio e Torio: Riserve e Prospettive
    • Arricchimento isotopico (cenni)
    • La Diffusione Gassosa
    • Fabbricazione del Combustibile
    • Irraggiamento del Combustibile nel Reattore Nucleare

    LIBRI DI TESTO

    Materiale in piattaforma

    MODALITA´ DELL´ESAME FINALE

    Prova orale e/o scritta

    RICEVIMENTO STUDENTI

    Giorno/ora previo appuntamento ()