34611 - NEUTRONICA E PLASMI M

Scheda insegnamento

SDGs

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.

Energia pulita e accessibile Imprese innovazione e infrastrutture Lotta contro il cambiamento climatico

Anno Accademico 2020/2021

Conoscenze e abilità da conseguire

Il corso è focalizzato sia su aspetti teorici che applicativi. E' dedicato agli strumenti per il progetto neutronico dei reattori nucleari a fissione e la modellazione di alcuni aspetti caratteristici del plasma nei dispositivi per la fusione nucleare. Dal punto di vista del progetto neutronico vengono analizzate le problematiche matematiche, fisiche e di programmazione, partendo dalla teoria del trasporto e dall'equazione lineare per i neutroni fino alle sue applicazioni elementari nei codici. Per lo studio del comportamento del plasma, si analizzano il comportamento di particelle cariche interagenti in un campo elettromagnetico, la modellazione del plasma, le equazioni macroscopiche, il modello MHD e lo studio delle instabilità fondamentali.

Contenuti

Neutronica e Plasmi

Parte prima: Note introduttive

1)    Elementi di Fisica dei Reattori Nucleari, dati nucleari e sezioni d'urto

Parte II: Plasmi

1)    Problematiche generali delle macchine per la fusione termonucleare controllata

2)    Grandezze caratteristiche di un plasma

3)    Equazioni cinetiche

4)    Equazione di Vlasov

5)    Landau damping

6)    Fenomeni di drift nei plasmi

7)    Equazioni macroscopiche

8)    Modello a uno e due fluidi

9)    Confinamento magnetico

10)  Specchi magnetici

11)  Propagazione di onde nei plasmi

12)  Codici PIC (Particle In Cell)

13)  Codici per la modellizzazione del confinamento

Parte terza: neutronica

1)    Equazione del trasporto per i neutroni

2)    Il problema agli autovalori

3)    Problematiche di dinamica neutronica, emissione ritardata

4)    Teoria del trasporto e modello diffusivo

5)    Soluzione di problemi in equazione della diffusione

6)    Rallentamento e teoria dell'eta'

7)    Tecniche variazioni e codici FE

8)    Applicazione a codici di progetto neutronico

Sono previste sessioni di esercitazione di programmazione in FORTRAN, C e Python in ambiente Linux

Testi/Bibliografia

  1. B. Montagnini, Dispense dalle lezioni

  2. A. Hebert, Applied Reactor Physics, Presses Internationales Polytechnique, 2009

  3. G. I. Bell, S. Glasstone, Nuclear Reactor Theory, van Nostrand Reynold, 1970

  4. C. K. Birdsall, A. B. Langdon, Plasma Physics via Computer Simulation, Adam Hilger, 1991

  5. T. M Boyd, J. J. Sanderson, The Physics of Plasmas, Cambridge University Press, 2003

  6. N. A. Krall,A. W. Trivelpiece, Principles of Plasma Physics, Mc Graw Hill, 1973

  7. F. F. Chen, Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion, Springer, 1984 

  8. William Emrich, Jr., Principles of Nuclear Rocket Propulsion, Elsevier, 2016

Metodi didattici

  • Didattica Frontale
  • Esercitazioni numeriche

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Messa a punto di un progetto connesso alla fase di core design di un reattore nucleare o per la simulazione di dispositivi al plasma mediante codici di riferimento

Strumenti a supporto della didattica

Codici di calcolo open source per il progetto neutronico, la modellizzazione del plasma con metodi Particle In Cell e la modellizzazione delle configurazioni di equilibrio del plasma nei Tokamak (soluzione modello di Grad-Shafranov)

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Marco Sumini