65772 - EVOLUZIONE STORICA E TECNOLOGICA DELL'ENERGIA NUCLEARE M

Conoscenze e abilità da conseguire

L'insegnamento propone un panorama dell'evoluzione dell'energia nucleare, dalla scoperta della fissione nel 1938 ai modelli più recenti per lo studio di reattori della IV generazione, con particolare attenzione alle tematiche legate al controllo del reattore nucleare, alla dinamica degli incidenti più significativi ed alla sicurezza nucleare in genere. Lo studente dovrà acquisire consapevolezza dello stato dell'arte relativamente all'uso sicuro dell'energia nucleare, sia dal punto di vista scientifico-tecnologico sia da quello brevettuale.

Contenuti

1° parte: comportamento temporale di un reattore nucleare a fissione, o Cinetica del reattore.
Le basi della cinetica del reattore: relazioni con il caso stazionario, o statica dei reattori; neutroni pronti e neutroni ritardati, tempi caratteristici; controllabilità di un reattore nucleare; coefficiente di moltiplicazione effettivo.
Il “modello punto”: ipotesi semplificative e derivazione delle equazioni della cinetica modello punto; caso della reattività costante; equazione inhour; modelli semplificati: piccole, grandi reattività, 2 gruppi di ritardati.
Cenni di cinetica spaziale; funzione importanza (o flusso aggiunto).
Variazioni intrinseche di reattività: i coefficienti di temperatura della reattività; i modelli di controreazione di reattività; escursioni di potenza; piccole escursioni intorno all'equilibrio.
La stabilità: criterio di Routh; Luogo delle radici; stabilità lineare di un reattore nucleare.

2° parte: evoluzione storica e tecnologica.

Nascita della fisica nucleare e sviluppo della tecnologia nucleare nel XX secolo, dal progetto Manhattan allo sviluppo dei primi reattori nucleari sperimentali a fissione.

Storia dello sviluppo deile prime tipologie di reattori nucleari per uso navale, civile e militare. Analisi delle filiere di reattori commerciali dagli anni '50 ad oggi.

Analisi dei principali incidenti nucleari: Windscale, Three Mile Island, Chernobyl, Fukushima.

Ciclo del combustibile e gestione delle scorie. Introduzione ai principi e obiettivi della IV generazione di reattori nucleari a fissione.

Testi/Bibliografia

• Appunti del docente.
• Tullio Trombetti: Elementi di Controllo del Reattore Nucleare.
• D. Hetrick: Dynamics of Nuclear Reactors, University of Chicago Press, 1971
• J.A. Mahaffey, The history of nuclear power, Facts on File ISBN 978-0-8160-7649-9
• J.A. Mahaffey, Atomic Accidents: A History of Nuclear Meltdowns and Disasters: From the Ozark Mountains to Fukushima, Pegasus Books, ISBN 978-1605986807

Metodi didattici

Lezioni teoriche, esercitazioni.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Lo studente dovrà dimostrare di aver ben compreso i principi fondamentali trattati: per ognuna delle due parti (cinetica e storia) verrà assegnato a ogni studente un problema da sviluppare e presentare alla classe.

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore, eventuali conferenze di esperti del settore

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Emanuele Ghedini

Consulta il sito web di Domiziano Mostacci