- Docente: Emanuele Ghedini
- Crediti formativi: 6
- SSD: ING-IND/18
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Moduli: Domiziano Mostacci (Modulo 1) Emanuele Ghedini (Modulo 2)
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 1) Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 2)
- Campus: Bologna
- Corso: Laurea Magistrale in Ingegneria energetica (cod. 0935)
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.
Introduzione: un grande futuro dietro alle spalle?; l'evoluzione storica dei consumi energetici (mondiali e italiani) dal secolo XIX ad oggi; frazioni e penetrazioni delle fonti energetiche primarie; l'energia per il futuro.
Lo sviluppo della tecnologia nucleare negli anni '40 del secolo scorso: cenni sullo sviluppo della fisica nucleare (dalle origini all'inizio della seconda guerra mondiale); i problemi tecnologici che si ponevano per la realizzazione della reazione a catena controllata; le ipotesi tecnologiche percorse durante il conflitto mondiale.
Lo sviluppo pacifico dell'impiego dell'energia nucleare: il programma “Atoms for peace” e la Conferenza di Ginevra del 1955; la prima generazione di reattori e le tipologie di filiere; le generazioni successive e lo sviluppo industriale; l'evoluzione del nucleare italiano.
La sfida della sicurezza: reattori nucleari e sicurezza: safety e security; analisi dei principali incidenti nucleari, in particolare: Three Mile Island, Chernobyl, Fukushima; l'approccio deterministico; l'approccio probabilistico; il concetto di Defence_in_depth.
Testi/Bibliografia
- Appunti del docente.
- Tullio Trombetti: Elementi di Controllo del Reattore Nucleare.
- D. Hetrick: Dynamics of Nuclear Reactors, University of Chicago Press, 1971
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
Lucidi, videoproiettore, eventuali conferenze di esperti del settore
Orario di ricevimento
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