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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2014/2015
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 089491 - FISICA DEI REATTORI A FISSIONE II E TRASPORTO DI CONTAMINANTI RADIOATTIVI
Docente Giacobbo Francesca Celsa
Cfu 10.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (424) INGEGNERIA NUCLEARE* AZZZZ089486 - FISICA DEI REATTORI A FISSIONE II
089491 - FISICA DEI REATTORI A FISSIONE II E TRASPORTO DI CONTAMINANTI RADIOATTIVI
089487 - TRASPORTO DI CONTAMINANTI RADIOATTIVI

Programma dettagliato e risultati di apprendimento attesi

NOTA:

I DUE INSEGNAMENTI SONO FREQUENTABILI ANCHE SEPARATAMENTE.

FISICA DEI REATTORI A FISSIONE II: primo emisemestre

TRASPORTO DI CONTAMINANTI RADIOATTIVI: secondo emisemestre

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FISICA DEI REATTORI A FISSIONE II (5 crediti)

Obiettivi: Apprendimento dei principali metodi per la soluzione dell’equazione del trasporto neutronico e dei fondamenti necessari per l’utilizzo di codici di trasporto neutronico

  • L’equazione del trasporto di neutroni Ipotesi fisiche fondamentali per la derivazione dell’equazione del trasporto neutronico. Flusso e densità angolare. Flusso e densità di corrente. Funzione di trasferimento per scattering e fissione. L’equazione di Boltzmann del trasporto neutronico. Derivazione in forma lagrangiana e euleriana. Formulazione integro-differenziale. Caratteristiche generali dell’operatore del trasporto. Bilancio sull’intero reattore. Linearità e funzioni di Green. Formulazione integrale; derivazione mediante il metodo delle linee caratteristiche e mediante bilancio.
  • Metodi di soluzione dell’equazione del trasporto Forma integrale: Sviluppo in serie di Von Neumann.Forma integro differenziale: Analisi del caso non stazionario con il metodo dell’autovalore alfa. Il metodo dell’autovalore k. Il metodo dello sviluppo in polinomi di Legendre: l’approssimazione Pn. Derivazione dell’equazione di diffusione: l’approssimazione P1. Metodo delle ordinate discrete. L’approssimazione Sn. Schema multigruppo.Soluzioni numeriche e organizzazione dei moderni codici di calcolo (cenni). Metodo delle probabilità di collisione (cenni).
  • L’equazione aggiunta del trasporto Funzione importanza. Derivazione tramite bilancio della funzione importanza. Interpretazioni fisiche del flusso aggiunto per alcuni tipi di sorgente aggiunta. Criticità aggiunta e autovalore fondamentale aggiunto. Utilizzo del flusso aggiunto per calcoli perturbativi.
  • Statistica neutronica Elementi di teoria della probabilità. Funzioni generatrici di probabilità. Teorema di convoluzione. Fluttuazioni del numero di particelle in un sistema markoviano a più tipi di particelle: il modello di ramificazione di Kolmogorov e Dmitriev. Relazione di Chapman Kolmogorov. Equazioni di Kolmogorov. Applicazione alla propagazione di neutroni in sistema moltiplicante alimentato da una sorgente variabile nel tempo. Equazione di Fokker-Planck.
  • Applicazione del metodo Monte Carlo alla simulazione stocastica del problema del trasporto di neutroni e fotoni
  • Salvaguardia Nucleare Descrizione di un problema di salvaguardia nucleare. Illustrazione delle problematiche relative alla salvaguardia nucleare e delle principali tecniche di misura impiegate nella salvaguardia.
  • Introduzione all’analisi di dati casuali e rumore neutronico Processi stazionari. Processi ergodici. Analisi nel dominio del tempo e della frequenza. Applicazione alla determinazione delle direzioni e frequenze di oscillazione del core-barrel di reattore PWR. Stima della velocità di salita delle bolle in un liquido bifase entro un canale verticale.

 

G. Bell and S. Glasstone Nuclear Reactor Theory, Van Nostrand Reinhold Co., 1970.

V. Boffi Fisica del reattore nucleare Vol. 1 – La teoria del trasporto di neutroni. Ed. Patron. Bologna,1974.

J.J. Duderstadt and L.J. Hamilton Nuclear Reactor Analysis, John Wiley and Sons, 1976.

J.J. Duderstadt and W.R. Martin, Transport Theory, John Wiley and Sons, 1979.

J.A. Thie Power Reactor Noise, American Nuclear Society, 1981.

Appunti Prof. Marseguerra:

Teoria delle probabilità, analisi di dati casuali, sistemi lineari con applicazioni a reattori nucleari.

Statistica Neutronica: fluttuazioni dei neutroni e dei conteggi in un sistema moltiplicante

Appunti sul metodo Monte Carlo.

 

 

TRASPORTO DI CONTAMINANTI RADIOATTIVI (5 crediti)

Obiettivi: Apprendimento dei principi e dei metodi per l’analisi e la modellazione del trasporto di contaminanti radioattivi nei mezzi porosi artificiali, nel suolo, nelle acque sotterranee e nell’atmosfera.

  • Depositi di rifiuti radioattivi Caratteristiche e tipologie di rifiuti radioattivi, Concetti di deposito e barriere. Principali processi di fuoriuscita di radionuclidi da depositi. Trasporto nel near-field e nel far- field.
  • Trasporto di inquinanti in soluzione acquosa in mezzi porosi e fratturati Concetti di base di idrogeologia. Porosità e contenuto idrico. Conducibilità idraulica. Coefficiente di immagazzinamento. Legge di Darcy. Velocità di Darcy. Modelli di flusso idrico nei mezzi porosi saturi e insaturi. Campo di velocità in mezzo saturo: falda in pressione e falda libera. Campo di velocità in mezzo insaturo. Fenomeni di trasporto in idrogeologia. Equazione di advezione e dispersione. Principali parametri chimico-fisici e loro determinazione. Velocità del fluido nei pori. Dispersione idrodinamica. Trasporto reattivo. Processi di scambio tra le fasi. Isoterma lineare di equilibrio. Isoterme non lineari di Freundlich e di Langmuir. Processi di decadimento, dissoluzione, degradazione, ripartizione acqua-matrice, adsorbimento, competizione, trasporto colloidale. Mezzi a doppia porosità. Modello a doppia regione di moto. Determinazione del termine di sorgente. Approccio stocastico, equazioni probabilistiche di Kolmogorov-Dmitriev. Determinazione dei parametri mediante confronto con equazione di advezione dispersione.Applicazione del metodo Monte Carlo alla simulazione del trasporto di contaminanti in mezzi saturi, insaturi, in presenza di adsorbimento lineare e non lineare.
  • Trasporto di inquinanti in atmosfera Movimenti verticali e condizioni di stabilità e instabilità dell’atmosfera. Equazione di diffusione di contaminanti in atmosfera. Decadimento e reazioni chimiche. La teoria e le assunzioni alla base dei modelli di simulazione di tipo gaussiano. Parametri chimico-fisici. Classi di stabilità atmosferica. Termine di sorgente. Ricaduta.
  • Laboratorio: tecniche sperimentali per lo studio e la misura della dispersione di contaminanti nei mezzi porosi Prove batch per lo studio dei fenomeni di scambio tra le fasi e determinazione delle isoterme di equilibrio. Prove di trasporto in colonna. Determinazione di porosità efficace e coefficiente di dispersività. Spettrofotometria. Cromatografia liquida. Spettrometria di massa.
  • Il problema inverso. Definizione del problema. Metodi diretti e indiretti. Algoritmi Genetici. Reti Neurali. Metodo Bayesiano. Esempi di metodi di soluzione di problemi inversi per la determinazione di parametri caratteristici dei modelli di flusso e trasporto ambientale.

 

D. Savage The scientific and Regulatory basis for geological disposal of radioactive waste, John Wiley and Sons, 1995; J. Bear, Dynamics of fluids in porous media, American Elsevier, Environmental Science series, 1972. Freeze, R. A., Cherry, J.A., Groundwater, Prentice Hall, 1979. C.W. Fetter, Contaminant Hydrogeology, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1999. C.A.J. Appelo and D. Postma, Geochemistry groundwater and pollution, Balkema Publishers, 2005. G. Finzi, G. Brusasca, La qualità dell’aria, modelli previsionali e gestionali, Masson, Milano 1991.

 

 


Note Sulla Modalità di valutazione

colloquio orale


Bibliografia

Mix Forme Didattiche
Tipo Forma Didattica Ore didattiche
lezione
69.0
esercitazione
20.0
laboratorio informatico
0.0
laboratorio sperimentale
12.0
progetto
0.0
laboratorio di progetto
0.0

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di materiale didattico/slides in lingua inglese
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.6 / 1.6.6
Area Servizi ICT
25/07/2021