Emanuele Ghedini

Programma dell'Insegnamento di Fisica dei Reattori Nucleari T - AA 2025/2026

Testi di riferimento

Testi di base usati a lezione:

• J.J. Duderstadt, L.J. Hamilton, "Nuclear Reactor Analysis", Wiley (1976), https://deepblue.lib.umich.edu/handle/2027.42/89079
• W.M. Stacey,"Nuclear Reactor Physics", 2nd Edition, Wiley-VCH
• J.P. Friedberg, "Plasma Physics and Fusion Energy", Cambridge University Press

Per approfondimenti:

• B. Montagnini, "Lezioni di Fisica del Reattore Nucleare", Università di Pisa (disponibile su Virtuale)
• J.R. Lamarsh, "Introduction to Nuclear Reactor Theory", Addison-Wesley (1961), https://hdl.handle.net/2027/coo.31924004142463
  
• G.I. Bell, S. Glasstone, "Nuclear Reactor Theory", Litton Educational Publishing (1970), https://www.osti.gov/biblio/4074688
  
• J.A. Mahaffey, "Nuclear Accidents", Pegasus Books (2015)
• C. Tucker, "How to Drive a Nuclear Reactor", Springer (2019), https://doi.org/10.1007/978-3-030-33876-3

I. Nuclear Reactor Physics

Lezione 18/02/2025 (2.5 ore, aula 0.6)

• Neutron Density and Flux, Angular Densities and Currents (Duderstadt 4.I)

Lezione 20/02/2026 (2.5 ore, aula 1.2)

• Differential Scattering Cross Sections (Duderstadt 2.I.D.1)
• The Neutron Transport Equation (Duderstadt 4.II)
  

Lezione 25/02/2025 (2.5 ore, aula 0.6)

• The Neutron Continuity Equation (Duderstadt 4.IV.A)
• Neutron Transport Equation Simplifications (Duderstadt 4.IV.B.1-2)

Lezione 27/02/2026 (2.5 ore, aula 1.2)

• The One-Speed Diffusion Equation (Duderstadt 4.IV.C)

Lezione 04/03/2026 (2.5 ore, aula 0.6)

• The Energy Dependent Diffusion Equation (Duderstadt 4.IV.D)
• Diffusion Theory Boundary Conditions (Duderstadt 4.IV.E)

Lezione 11/03/2025 (2.5 ore, aula 0.6)

• The Slab Reactor (Duderstadt 5.I.C, 5.III.A-C)
• Criticality Condition for General Bare Geometries (Duderstadt 5.III.D)
• Reactor Criticality Calculations (Duderstadt 5.IV.A-B)

Lezione 13/03/2026 (2.5 ore, aula 1.2)

• Point Reactor Kinetics (Duderstadt 2.II.C, 6.I.A-B, Dispense Cinetica del Docente)
• One Delayed Group and Inhour Equation (Duderstadt 6.II.A-B, Dispense Cinetica del Docente)
• Reactor Dynamics (Duderstadt 6.III.A-B.1)

Lezione 18/03/2026 (2.5 ore, aula 0.6)

• Kinematic Of Neutron Scattering (Duderstadt 2.I.D.2)

Lezione 20/03/2026 (2.5 ore, aula 1.2)

• Lethargy, Moderating Power and Ratio (Duderstadt 8.I.B.2.b-c)
• Multigroup Diffusion Theory (Duderstadt 7.I-7.II)
  

Lezione 01/04/2026 (2.5 ore, aula 0.6)

• Simple Application of the Multigroup Diffusion Model (Duderstadt 7.III.A-B, 7.IV.A)

Lezione 08/04/2026 (2.5 ore, aula 0.6)

• Xenon Poisoning (Duderstadt 15.I.A)

• Fuel Depletion Analysis (Duderstadt 15.II.A, 15.II.C.1)

 

II. History and Design

Lezione 10/04/2026 (2.5 ore, aula 1.2)

• Manhatthan Project (Dispense Docente)

Lezione 15/04/2026 (2.5 ore, aula 0.6)

• Overview of Nuclear Energy in '50-'60 (Dispense Docente)

Lezione 17/04/2026 (2.5 ore, aula 1.2)

• History of Nuclear Weapons Design and Proliferation Issues (Risorse Online su Virtuale)

Lezione 22/04/2026 (2.5 ore, aula 0.6)

• Overview of II-III Gen Reactors and Accidents (Dispense Docente)
  

Lezione 24/04/2026 (2.5 ore, aula 1.2)

• EBR-I (Documentazione su Virtuale)
• LWR Development and Commercialization (Documentazione su Virtuale)

Lezione 29/04/2025 (2.5 ore, aula 0.6)

• ZEEP and NRX Accidents (Documentazione su Virtuale)
• BORAX (Documentazione su Virtuale)
  

Lezione 06/05/2026 (2.5 ore, aula 0.6)

• SL-1 Accident (Documentazione su Virtuale)

• SRE and FERMI 1 (Documentazione su Virtuale)

Lezione 08/05/2026 (2.5 ore, aula 0.6)

• LWR adoption (Documentazione su Virtuale)

Lezione 13/05/2026 (2.5 ore, aula 0.6)

• Three Mile Island Accident (Documentazione su Virtuale)
• Chernobyl Accident (Documentazione su Virtuale)

Lezione 15/05/2026 (2,5 ore, aula 1.2)

• Fukushima Accident (Documentazione su Virtuale)
• Overview of Nuclear Reactors III-IV Gen (Dispense Docente)

 

III. Fusion Reactor Physics

Lezione 22/05/2026 (2.5 ore, aula 1,2)

• Introduction to Fusion Energy and Reactions (Friedberg 2.1-2.4)
• Reaction Rates in a Plasma (Friedberg 3.1-3.3)
• Fusion Cross Sections (Friedberg 3.4)

Lezione 27/05/2026 (2.5 ore, aula 0.6)

• Power Balance in a Fusion Reactor: General Balance (Friedberg 4.1-4.4)
• Power Balance in a Fusion Reactor: Ignition Conditions (Friedberg 4.5)
• Power Balance in a Fusion Reactor: Gain Factors (Friedberg 4.6)

Lezione 29/05/2026 (2.5 ore, aula 1.2)

• Debye Shielding (Friedberg 7.2)
• Larmor Radius and Frequency (Friedberg 8-8.3)
• Two-Fluids and One-Fluid MHD (Dispense Docente)

Lezione 03/06/2026 (2.5 ore, aula 0.6)

• Equilibrium MHD (Friedberg 11.4-11.5)
• Theta and Zeta Pinch (Friedberg 11.6)
• Toroidal Magnetic Confinement (Friedberg 11-11.7.6)