2011-12 - Scuola di Ingegneria

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Report Corso di Studi
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Regolamento Ingegneria Nucleare
Corso di studi: Ingegneria Nucleare (Laurea magistrale)
Denominazione: Ingegneria Nucleare
Facoltà: INGEGNERIA
Classe di appartenenza: LM-30 INGEGNERIA ENERGETICA E NUCLEARE
Interateneo: No
Interfacoltà: No
Obiettivi formativi: Il Corso di Studio è rivolto in modo particolare a laureati in ingegneria della classe industriale, integrando la
diversificata formazione professionale già acquisita con conoscenze specialistiche ed abilità finalizzate:
- all'analisi di processi ed impianti complessi, con particolare riguardo alla progettazione, realizzazione ed esercizio degli
impianti nucleari;
- alla rilevazione e prevenzione del rischio, per l'uomo e per l'ambiente;
- alla progettazione e realizzazione di dispositivi ed alla elaborazione di metodologie sia per la mitigazione delle conseguenze
negative di eventi incidentali, sia per la gestione e la destinazione finale dei residui delle attività industriali, con particolare
riguardo agli impianti nucleari.
Caratterizzante il profilo formativo è la conoscenza di:
a) argomenti, anche complessi, di matematica e fisica?matematica, su cui si basa la specificità del profilo professionale;
b) discipline tipiche dell'ingegneria dell'industria energetico ? nucleare e di processo (termo-fluidodinamica, tecnologia dei
materiali, progettazione e costruzione di componenti, impiantistica convenzionale e nucleare, misure, strumentazione e
controllo);
c) discipline orientate specificatamente alle applicazioni delle radiazioni nucleari (nella progettazione e costruzione di impianti
nucleari, nella loro disattivazione e destinazione finale dei residui);
d) discipline caratteristiche su cui si basano le analisi di sicurezza ed il controllo degli impianti nucleari e di quelli principali
dell’industria di processo.
Numero programmato: Non programmato
Numero stimato immatricolati: 30
Requisiti di ammissione: Per essere ammessi al Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Nucleare classe LM- 30 occorre
essere in possesso della laurea o del diploma universitario di durata triennale, ovvero di altro titolo di studio conseguito
all’estero, riconosciuto idoneo. Il candidato deve presentare domanda con allegati almeno il certificato di laurea, o equivalente,
e i programmi degli esami sostenuti.
In base ai criteri di seguito illustrati vengono stabiliti i requisiti curriculari e l’adeguatezza della personale preparazione per
l’accesso al Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Nucleare classe LM-30, ai sensi dell’art. 6, comma 2, del D.M. 270/2004.
L’ammissione al Corso Laurea Magistrale in Ingegneria Nucleare classe LM-30 viene decisa sulla base dell’esistenza di
entrambi i requisiti (curriculari e di preparazione).
Il Consiglio di Corso di Studio (CDS) nomina una Commissione Istruttoria di Valutazione (CIV), composta da due o più docenti
con il compito di:
• esaminare le domande di ammissione,
• valutare i curricula di candidati,
• verificare il possesso dei requisiti curriculari e personali,
• proporre al CDS l’ammissione o la non ammissione del candidato,
• indicare le eventuali modalità per l’ottenimento dei requisiti mancanti.
REQUISITI CURRICULARI
Il candidato che ha acquisito CFU nei seguenti settori scientifico disciplinari (SSD) sotto riportati soddisfa i requisiti curriculari.
MAT/03, MAT/05, MAT/08, MAT/09: 24 CFU
FIS/01: 12 CFU
CHIM/07: 6 CFU
ING-IND/18/19/20: 12 CFU
ING-IND/15: 6 CFU
ING-IND/10: 6 CFU
ICAR/08, ING-IND/14: 6 CFU
TOTALE 72 CFU
In caso di candidato con titolo acquisito all’estero, la CIV valuterà i requisiti curriculari sulla base della durata temporale dei
singoli insegnamenti e dei programmi dei relativi esami sostenuti.
E’ inoltre richiesta una adeguata conoscenza della lingua Inglese certificata dal superamento di un esame di almeno 3 CFU
nel corso di laurea triennale o mediante un diploma almeno di livello B1, secondo il Quadro Comune Europeo di riferimento
per le Lingue.
REQUISITI DI PREPARAZIONE PERSONALE
In accordo con il Regolamento Didattico di Ateneo, la CIV:
• può proporre al CDS di accettare ovvero di respingere la domanda di iscrizione del Candidato sulla base della valutazione
della documentazione presentata con la domanda di ammissione,
• può proporre al CDS di rimandare il candidato al colloquio di ammissione indicando il programma su cui verterà il colloquio,
secondo la procedura descritta di seguito
Colloquio di ammissione
Il colloquio di ammissione ha lo scopo di accertare che il candidato possieda la preparazione necessaria per affrontare
proficuamente gli studi magistrali.
https://regcds.adm.unipi.it:4464/apps/f?p=103:39:1459602160291165::NO::P39_TIP...
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I colloqui di ammissione si svolgono in almeno due sessioni nel corso dell’anno accademico.
Al candidato è assegnata, con provvedimento del Presidente del CDS, su delega del Preside, una specifica commissione
esaminatrice composta da due o più docenti. Il programma del colloquio, individuato dalla CIV, sarà preventivamente
comunicato al candidato dal Presidente del CDS.
Al termine del colloquio la commissione esaminatrice formula un giudizio definitivo di idoneità oppure di non idoneità
all’ammissione, eventualmente evidenziando requisiti mancanti.
Specifica CFU: Il Corso di Studio, conformemente al Regolamento Didattico della Facoltà di Ingegneria e fatti salvi i casi in cui
ciò risultasse incompatibile con normative europee, adotta, nel definire il calendario delle lezioni, delle esercitazioni e dei
laboratori, i seguenti criteri:
1. per le attività formative aventi la tipologia di lezione: il lavoro complessivo dello studente deve essere svolto mediamente
per 1/3 seguendo le attività in aula e per 2/3 dedicandosi allo studio individuale degli argomenti trattati.
2. per le attività formative aventi la tipologia di esercitazione o di laboratorio progettuale: il lavoro complessivo dello studente
deve essere svolto mediamente per 1/2 seguendo le attività in aula e per 1/2 dedicandosi allo studio individuale degli
argomenti trattati.
3. per le attività formative aventi la tipologia di laboratorio sperimentale: il lavoro complessivo dello studente deve essere
svolto interamente in laboratorio.
Per ciascun corso, la suddivisione in ore di lezione ed esercitazione, nonché le attività di laboratorio e le loro tipologie, sono
approvate dal Consiglio di Corso di Studio, con il vincolo che le ore di esercitazione non possano superare il 50% delle ore
complessive di insegnamento (lezioni più esercitazioni).
Tutte le attività formative, conformemente al Regolamento Didattico della Facoltà di Ingegneria , sono basate su moduli da 3,
6, 9 e 12 CFU. A ciascun corso, ad esclusione dei corsi di lingua e delle attività diverse (stage, tirocini, prove finali, è attribuito
un minimo di 6 CFU. I corsi integrati sono composti da non più di due moduli didattici, relativi a discipline effettivamente
omogenee o affini.
Attività di ricerca rilevante: Il nucleo principale dei docenti del Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Nucleare è costituito
dai docenti di area Nucleare.
Uno degli obiettivi dell’istituzione del corso di laurea magistrale è, infatti, il mantenimento delle rilevanti competenze in
Ingegneria Nucleare formatesi in quasi 50 anni di attività didattica e di ricerca presso l’Università di Pisa. In questo ambito,
sono in particolare da citare le ricerche in materia di sicurezza ed impiantistica nucleare, per le quali l’Università di Pisa vanta
una posizione di prestigio internazionalmente riconosciuta, in conseguenza anche delle numerose collaborazioni sviluppate in
questi ultimi decenni con Aziende ed Enti a livello nazionale (ENEA, SOGIN, APAT, ENEL, Ansaldo Nucleare) ed
internazionale (EU, OECD-CSNI, IAEA, etc.) e la partecipazione a network o consorzi internazionali di ricerca (SARNET,
ENEN, IRIS, etc.). I docenti di area nucleare sono autori o coautori di centinaia di pubblicazioni nei suddetti settori, anche
considerando solo gli ultimi 5 anni, come dimostrato dai dati inseriti nell’Anagrafe della Ricerca dell’Università di Pisa, solo in
parte riportate sul sito MIUR del CINECA.
Peraltro, principi, metodi e pratiche della sicurezza nucleare e della radioprotezione sono alla base di quella cultura della
sicurezza che si sta estendendo progressivamente anche al campo convenzionale (Direttive Seveso e D. Lgs. 344/99 di
recepimento nella legislazione nazionale, Direttive di Valutazione di Impatto Ambientale e Strategica, per il Controllo e la
Prevenzione Integrati dell’inquinamento – IPPC, ecc.). Anche in questi settori i docenti delle aree di Ing. nucleare di questo
corso di laurea magistrale presentano una consistente attività di ricerca, particolarmente per quanto attiene gli aspetti della
pianificazione e gestione delle emergenze tecnologiche, dell’inquinamento atmosferico, delle scelte energetiche correlate allo
sviluppo sostenibile, etc., con la produzione di decine di pubblicazioni scientifiche negli ultimi 5 anni, la partecipazione a
diversi programmi di ricerca nazionale e dell’Unione Europea, etc.
Docenti referenti: AMBROSINI WALTER (PA) ING-IND/19 (6 CFU)
AQUARO DONATO (PO) ING-IND/19 (12 CFU)
D'AURIA FRANCESCO (PO) ING-IND/19 (12 CFU)
D'ERRICO FRANCESCO (PA) ING-IND/20 (12 CFU)
FINESCHI FABIO (PO) ING-IND/19 (12 CFU)
GIUSTI VALERIO (RU) ING-IND/18 (6 CFU)
LANZA SALVATORE (PO) ING-IND/19 (12 CFU)
PACI SANDRO (PA) ING-IND/19 (6 CFU)
FORASASSI GIUSEPPE (PO) ING-IND/19 (12 CFU)
Percorso di eccellenza: Il Corso di Studio, conformemente ai Regolamenti di Ateneo e di Facoltà, riconosce gli allievi più
meritevoli la possibilità di frequentare un “Percorso di Eccellenza” (PE) che prevede attività didattiche, aggiuntive rispetto a
quelle curriculari, tese all’ampliamento della cultura generale, all’approfondimento delle conoscenze tecnico-scientifiche e
all'accrescimento delle abilità professionali.
Il PE prevede attività formative per 6 CFU ogni anno, per complessivi 12 CFU, che vengono riconosciuti previo superamento
di una prova o un colloquio al termine di ciascuna attività.
Gli allievi vengono ammessi al P.E. su domanda. Per l’ingresso nel PE e la permanenza negli anni successivi al primo gli
allievi devono possedere requisiti di carriera sia quantitativi (crediti acquisiti) che qualitativi (voti conseguiti, incluso il voto di
Laurea).
Rapporto con il mondo del lavoro: Il Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Nucleare raccoglie l’eredità del corso di laurea
specialistico in Ingegneria Nucleare e della Sicurezza Industriale e del corso di laurea quinquennale di Ingegneria Nucleare
dell’Università di Pisa, entrambi orientati a formare ingegneri nucleari/industriali con una solida preparazione in tema di
sicurezza nucleare e industriale e di protezione ambientale. In questo modo il Corso di Laurea Magistrale intende rispondere
positivamente alle due esigenze di:
1. Continuare la formazione di ingegneri nucleari, figura professionale fortemente richiesta dal mercato del lavoro nazionale e
internazionale, come dimostrato da un'esperienza ormai pluridecennale, esigenza oltremodo forte in un periodo come l’attuale
di rinascita del nucleare a livello globale. Questo corso di Laurea magistrale è quindi un punto fondamentale affinché siano
mantenute, sviluppate e trasmesse le competenze di ingegneria nucleare nel nostro Paese.
2. Formare esperti in grado di operare come ingegnere della sicurezza, una nuova figura particolarmente richiesta dalla
Società civile e anche dal mercato, come dimostrato dall'esperienza degli ultimi anni. Questa è un’esigenza molto sentita sia
nella Pubblica Amministrazione (e in particolare negli Enti e Autorità competenti in materia di tutela ambientale e di sicurezza
sui luoghi di lavoro e di vita), che nella realtà produttiva e industriale, a scala regionale e nazionale.
Dalla loro istituzione i Corsi di Laurea, di Perfezionamento/Specializzazione e di Dottorato in Ingegneria Nucleare e in
Ingegneria della Sicurezza svolti all’Università di Pisa, di cui il presente corso di studi magistrale e gli analoghi di Laurea e di
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Dottorato di Ricerca sono la naturale prosecuzione, hanno formato una numerosa schiera di ingegneri che hanno assunto
importanti ruoli negli Enti o nelle industrie che mantengono ancora competenze e interesse nel settore nucleare o svolgono
funzioni di controllo e prevenzione nei campi della sicurezza nucleare e industriale, della tutela dell’ambiente e più in generale
nei settori industriali e della ricerca in Italia e all’estero.
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Curriculum: Unico
Primo anno (60 CFU)
Impianti nucleari I (6 CFU)
CFU
Impianti nucleari I
6
SSD
INGIND/19
Tipologia
Caratterizzanti
Materiali nucleari (6 CFU)
CFU
Materiali nucleari
6
SSD
INGIND/19
Tipologia
Caratterizzanti
Meccanica strutturale e costruzioni nucleari (12 CFU)
CFU
Meccanica strutturale e costruzioni nucleari
12
SSD
INGIND/19
Tipologia
Caratterizzanti
Termoidraulica e ingegneria del nocciolo (12 CFU)
CFU
SSD
Tipologia
Termoidraulica
6
INGIND/19
Caratterizzanti
Ingegneria del nocciolo
6
INGIND/19
Caratterizzanti
Fisica e modelli numerici per reattori nucleari (12 CFU)
CFU
SSD
Tipologia
Modelli numerici per reattori nucleari
6
INGIND/18
Affini o integrative
Fisica dei reattori nucleari
6
INGIND/18
Misure nucleari (6 CFU)
CFU
Misure nucleari
6
SSD
INGIND/20
Tipologia
Esame a libera scelta I (6 CFU)
CFU
Esame a libera scelta I
6
SSD
Tipologia
Altre attività - scelta libera
dello studente
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Curriculum: Unico
Secondo anno (60 CFU)
Impianti nucleari II (6 CFU)
CFU
Impianti nucleari II
6
SSD
INGIND/19
Tipologia
Caratterizzanti
Sicurezza nucleare (12 CFU)
CFU
SSD
Tipologia
Analisi degli incidenti negli impianti nucleari
6
INGIND/19
Caratterizzanti
Sicurezza degli impianti nucleari
6
INGIND/19
Caratterizzanti
Controllo e esercizio degli impianti nucleari (12 CFU)
CFU
SSD
Tipologia
Dinamica, regolazione ed esercizio degli impianti nucleotermoelettrici
6
INGIND/19
Caratterizzanti
Controllo degli impianti complessi
6
INGIND/19
Esame a libera scelta II (6 CFU)
CFU
Free choice II
SSD
6
Tipologia
dello studente
Prova finale (24 CFU)
CFU
SSD
Tipologia
prova finale
1
Altre attività - Tirocini formativi
e di orientamento
prova finale
23
Altre attività - prova finale
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Gruppi per attività a scelta nel CDS Ingegneria Nucleare
Gruppo Attività consigliate per la libera scelta: primo anno (6 CFU)
Descrizione: attività a scelta primo anno
Attività contenute nel gruppo
Applicazioni mediche delle radiazioni (6 CFU)
Modulo
CFU
Applicazioni mediche delle 6
radiazioni
SSD
ING-IND/20 MISURE E
STRUMENTAZIONE
NUCLEARI
Tipologia
dello studente
Caratteristica
lezioni frontali +
esercitazioni
Ciclo del combustibile e gestione dei rifiuti radioattivi (6 CFU)
Modulo
Decommissionig degli
impianti nucleari e
gestione dei rifiuti
radioattivi
CFU
6
SSD
ING-IND/19 IMPIANTI
NUCLEARI
Tipologia
dello studente
Caratteristica
lezioni frontali +
esercitazioni
Gruppo Attività consigliate per la libera scelta: secondo anno (6 CFU)
Descrizione: attività a scelta secondo anno
Attività contenute nel gruppo
Abilità informatiche in appoggio alla prova finale (6 CFU)
Modulo
abilità informatiche
CFU
SSD
6
Tipologia
dello studente
Caratteristica
tirocinio
Ingegneria dei reattori a fusione (6 CFU)
Modulo
Ingegneria dei reattori a
fusione
CFU
6
SSD
ING-IND/19 IMPIANTI
NUCLEARI
Tipologia
dello studente
Caratteristica
lezioni frontali +
esercitazioni
Progettazione di impianti complessi (6 CFU)
Modulo
Progettazione di impianti
complessi
CFU
6
SSD
ING-IND/19 IMPIANTI
NUCLEARI
Tipologia
dello studente
Caratteristica
lezioni frontali +
esercitazioni
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Attività formative definite nel CDS Ingegneria Nucleare
Abilità informatiche in appoggio alla prova finale (6 CFU)
Denominazione in Inglese: Informatic training
CFU: 6
Modalità di verifica finale: esame finale
Lingua ufficiale: Italiano
Moduli
Denominazione
abilità informatiche
CFU
SSD
6
Tipologia
dello studente
Caratteristica
tirocinio
Applicazioni mediche delle radiazioni (6 CFU)
Denominazione in Inglese: Medical application of radiations
Obiettivi formativi: Questo corso illustra i molteplici usi delle radiazioni ionizzanti nelle procedure diagnostiche e
terapeutiche. Il corso si apre con una rassegna delle interazioni tra le radiazioni ionizzanti ed i tessuti
e gli organismi biologici. Vengono illustrati in particolare gli effetti stocastici e deterministici delle radiazioni sugli esseri
umani, nonché la rilevanza delle interazioni ai fini dell'acquisizione delle immagini diagnostiche e dei trattamenti di
radiologia oncologica. Vengono quindi trattate le varie tecniche di acquisizione delle immagini che costituiscono la
radiologia diagnostica e la medicina nucleare. Le tecniche per trasmissione che vengono illustrate comprendono la
radiografia convenzionale, la mammografia, la fluoroscopia e la tomografia assiale computerizzata. Le tecniche per
emissione comprendono l'acquisizione di immagini planari con gamma camera, la tomografia per emissione di fotoni
singoli e la tomografia per emissione di positroni. Gli apparecchi per l'acquisizione delle immagini, inclusi i rivelatori di
radiazioni, le procedure di acquisizione e di analisi delle immagini e gli aspetti di radioprotezione vengono discussi per
ognuna delle tecniche citate. Vengono quindi illustrate le tecniche di radiologia terapeutica, che comprendono le modalità
di trattamento convenzionali e modulate con fasci di raggi X e di elettroni, la terapia con particelle cariche e la terapia per
cattura neutronica sul boro. Gli acceleratori di elettroni e di particelle pesanti, nonché i reattori nucleari usati per queste
procedure vengono presentati assieme alle rispettive considerazioni radioprotezionistiche.
Obiettivi formativi in Inglese: This course illustrates the diverse uses of ionizing radiations in medical diagnostic and
therapeutic procedures. A review of the radiation interactions with biological tissues and organisms opens the course.
Particular emphasis is placed on the illustration of stochastic and deterministic radiation effects on humans. The
relevance of radiation interactions to medical imaging and to radiation oncology is then introduced. The various imaging
modalities of diagnostic radiology and nuclear medicine are then discussed in detail. Transmission imaging techniques
described in the course include projection radiography, mammography, fluoroscopy and computed tomography. Emission
techniques include planar imaging with gamma cameras, single photon emission tomography and positron emission
tomography. Imaging equipment, including radiation detectors, image acquisition and analysis procedures, as well as
safety considerations are presented for each technique. Therapeutic radiology techniques are then discussed, including
conventional and modulated external beam treatment modalities with x-rays and electrons, hadron therapy and boron
neutron capture therapy. Electron and particle accelerators, as well as nuclear reactors used for these procedures are
presented along with safety considerations.
CFU: 6
Modalità di verifica finale: prova orale con voto in trentesimi
Moduli
Denominazione
CFU
Applicazioni mediche delle 6
radiazioni
SSD
ING-IND/20 MISURE E
STRUMENTAZIONE
NUCLEARI
Tipologia
dello studente
Caratteristica
lezioni frontali +
esercitazioni
Ciclo del combustibile e gestione dei rifiuti radioattivi (6 CFU)
Denominazione in Inglese: Nuclear fuel cycle and management of nuclear waste
Obiettivi formativi: Analisi delle possibilità di sfruttamento energetico dei materiali fissili e fertili in connessione con le varie
tipologie di impianti elettronucleari.
Analisi dei processi di produzione dei combustibili nucleari.
Analisi comparativa dei rischi radiologici e di proliferazione delle vari tipologie di ciclo del combustibile.
Classificazione dei rifiuti radioattivi generati in tutte le fasi di produzione, sfruttamento, riciclo e riuso del combustibile.
Discussione sui possibili processi di ricicloe riuso del combustibile e di gestione dei rifiuti radioattivi prodotti, con speciale
attenzione alle fasi di smaltimento definitivo dei radioisotopi a vita media multimillenaria ed oltre.
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Analisi dei criteri e dei processi di dismissione e smantellamento degli impianti nucleari.
Modalità dei gestione dei rifiuti radioattivi anche alla luce delle normative nazionali ed internazionali attualmente vigenti
CFU: 6
Propedeuticità: Impianti nucleari I
Moduli
Denominazione
Decommissionig degli
impianti nucleari e
gestione dei rifiuti
radioattivi
CFU
6
SSD
ING-IND/19 IMPIANTI
NUCLEARI
Tipologia
dello studente
Caratteristica
lezioni frontali +
esercitazioni
Controllo e esercizio degli impianti nucleari (12 CFU)
Denominazione in Inglese: Operation and control of nuclear plants
Obiettivi formativi: Modulo "Controllo degli impianti complessi":
Discussione dei fondamenti metodologici dell'analisi dinamica dei sistemi complessi, per evidenziare i vantaggi del
controllo automatico in termini di esercizio e sicurezza nonché le problematiche relative alle sue applicazioni in termini di
stabilità, rapidità di risposta e precisione di intervento. Illustrazione delle principali caratteristiche di sensori, trasmettitori,
regolatori, attuatori.
Modulo "Dinamica, regolazione ed esercizio degli impianti nucleo-termoelettrici":
Analisi critica dei comportamenti dinamici e delle logiche di supervisione, regolazione ed esercizio dei componenti e dei
sistemi utilizzati in impianti per la produzione di energia elettrica, con particolare riferimento ai principali tipi di reattori
nucleari a fissione.
CFU: 12
Moduli
Denominazione
CFU
SSD
Tipologia
Caratteristica
Dinamica, regolazione ed
esercizio degli impianti
nucleo-termoelettrici
6
ING-IND/19 IMPIANTI
NUCLEARI
Caratterizzanti
lezioni frontali +
esercitazioni
Controllo degli impianti
complessi
6
ING-IND/19 IMPIANTI
NUCLEARI
lezioni frontali +
esercitazioni
Esame a libera scelta I (6 CFU)
Denominazione in Inglese: Free choice I
Obiettivi formativi: La ripartizione dei crediti a libera scelta su due esami viene suggerita per un migliore bilanciamento dei
CFU sulle due annualità. Potranno essere presentati piani di studio che prevedono ripartizioni diverse dei CFU a libera
scelta, tra cui una sola attivita' da 12 CFU.
La scelta effettuata tra gli insegnamenti dei due gruppi “Attività consigliate per la libera scelta” verra' automaticamente
approvata. Altre scelte sono soggette ad approvazione da parte del Consiglo di Corso di Studio.
Per il primo anno gli insegnamenti consigliati sono quelli del gruppo "Attività consigliate per la libera scelta: primo anno".
CFU: 6
Modalità di verifica finale: esame scritto e/o orale
Moduli
Denominazione
Esame a libera scelta I
CFU
6
SSD
No settore
Tipologia
dello studente
Caratteristica
lezioni frontali +
esercitazioni
Esame a libera scelta II (6 CFU)
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Denominazione in Inglese: Free choice II
Obiettivi formativi: La ripartizione dei crediti a libera scelta su due esami viene suggerita per un migliore bilanciamento dei
CFU sulle due annualità. Potranno essere presentati piani di studio che prevedono ripartizioni diverse dei CFU a libera
scelta, tra cui una sola attivita' da 12 CFU.
La scelta effettuata tra gli insegnamenti dei due gruppi “Attività consigliate per la libera scelta” verra' automaticamente
approvata. Altre scelte sono soggette ad approvazione da parte del Consiglo di Corso di Studio.
Per il primo anno gli insegnamenti consigliati sono quelli del gruppo "Attività consigliate per la libera scelta: secondo
anno".
CFU: 6
Modalità di verifica finale: esame scritto e/o orale
Moduli
Denominazione
Free choice II
CFU
6
SSD
No settore
Tipologia
dello studente
Caratteristica
lezioni frontali +
esercitazioni
Fisica e modelli numerici per reattori nucleari (12 CFU)
Denominazione in Inglese: Physics and numerical models of nuclear reactors
Obiettivi formativi: Modulo di Fisica del Reattore
• Richiami di fisica nucleare. Interazione dei neutroni con la materia. Sezioni d’urto. Effetto Doppler.
• Equazione di continuità, legge di Fick, equazione della diffusione. Esperienza pulsata in diverse geometrie. Problemi
stazionari con sorgente, funzione di Green. Il fattore di utilizzazione termica.
• Il rallentamento dei neutroni: mezzo infinito senza e con assorbimento. Il fattore di sfuggita alla cattura di risonanza, p, il
fattore di moltiplicazione veloce.
• Equazione della diffusione dipendente dall’ energia. Cenno alla teoria dell’età. Le equazioni della diffusione a più gruppi
energetici.
• La costante di moltiplicazione. Reattore critico (teoria a un gruppo, dipendente dal tempo, ma a soli neutroni pronti, e
teoria basata sulla equazione stazionaria). Criticità a più gruppi.
• Teoria del riflettore. Barra di controllo (cenno alla teoria delle perturbazioni). Avvelenamento da Xe.
• Neutroni ritardati. Teoria cinetica del reattore omogeneo in età-diffusione.
• Elementi introduttivi sul metodo Monte Carlo.
Modulo di Modelli Numerici
• Problemi di criticità ad uno e a più gruppi Strategia delle iterazioni esterne ed interne per problemi multi-gruppo.
• Discretizzazione delle equazioni stazionarie monodimensionali della diffusione per mezzo di metodi alle differenze finite
e ai volumi finiti. Cenno all’estensione ai casi bi- e tridimensionali.
• Soluzione dei sistemi di equazioni algebriche lineari. Metodi diretti e metodi iterativi: generalità; metodi di Jacobi, GaussSeidel, SOR, LOR, ADI; metodi del gradiente.
• Esistenza dell’autovalore fondamentale per il problema di criticità in forma analitica e in forma discretizzata; cenno ai
teoremi di Jentsch, Perron e Frobenius. Metodo delle potenze per il calcolo dell’autovalore e dell’autovettore
fondamentali. Accelerazione del metodo delle potenze: metodo di Wielandt e metodo dei polinomi di Cebicev.
• Metodo dei residui pesati e metodi coarse-mesh. Esempi dei metodi QUABOX e CUBBOX.
• Problemi di dinamica neutronica multigruppo con neutroni ritardati. Concetti di convergenza, consistenza e stabilità;
teorema di equivalenza di Lax. Metodi per l’analisi di stabilità. Metodi espliciti, impliciti e Crank-Nicolson. Metodi
parzialmente impliciti.
• Generalità sul calcolo di cella. Equazione integro-differenziale del trasporto. Caso monicinetico stazionario ed
espansione della sezione d'urto di scattering in polinomi di Legendre. Armoniche sferiche e loro relazione con i polinomi
di Legendre. Equazioni PN, caso particolare della P1.
• Equazione integrale e sua derivazione dall'equazione integrodifferenziale. Soluzione dell'equazione integrale con il
metodo delle probabilità di collisione nel caso del mezzo isolato. Estensione al caso con riflessione alla frontiera.
• Metodo delle ordinate discrete (SN) per il caso piano-parallelo; scelta delle ordinate discrete secondo WickChandraseckar e quadrature Gaussiane; algoritmo risolutivo con regola del diamante o ricette di fix-up. Metodo SN in
geometria cartesiana 3D. Metodi LQN. Cenni ai metodi di accelerazione delle iterazioni sulla sorgente di scattering.
Effetto raggio e sue conseguenze.
Esercitazioni:
Utilizzo di semplici programmi FORTRAN e MATLAB messi a punto dai docenti per problemi di criticità, di cinetica e di
trasporto con metodi SN in 3D.
OBIETTIVI FORMATIVI
Il corso ha lo scopo di fornire le conoscenze di base sui fenomeni di trasporto dei neutroni nel nocciolo di un reattore
nucleare, con riferimento agli aspetti statici e dinamici rilevanti per la progettazione. Il corso ha anche lo scopo di fornire la
padronanza degli strumenti matematici e numerici alla base dei calcoli di nocciolo, descrivendo le teorie di base
(diffusione e trasporto) in relazione alle loro applicazioni ingegneristiche, con riferimento al calcolo dei 4 fattori e ai calcoli
di cella e di elemento di combustibile.
Obiettivi formativi in Inglese: Reactor Physics
• Reminders about fundamentals of Nuclear Physics. Interaction of neutrons with matter. Cross sections. Doppler effect.
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• Neutron continuity equation, Fick’s law, neutron diffusion equation. Pulsed-neutron experiments in different geometries.
Steady-state problems with neutron source, Green’s function. Thermal utilization factor.
• Neutron slowing-down: infinite medium, with and without absorption. The resonance escape probability factor, the fast
fission factor.
• Energy dependent diffusion equation. Outline of Fermi age theory. Multi-energy group (i.e., multi-group) diffusion
equations.
• The multiplication factor. Reactor criticality (time dependent one-group theory with prompt neutrons and theory based on
the steady-state equation). Multi-group criticality problems.
• Reflector theory. Axial control rod: outline of perturbation theory. Xe poisoning.
• Delayed neutrons. Reactor kinetics theory with the age-diffusion approach.
• Outline of Monte Carlo methods.
Numerical Models
• Criticality problems with one or more energy groups. Strategy of solution of criticality problems with inner and outer
iterations for multi-group problems.
• Discretisation of one-dimensional steady-state diffusion equations by finite difference and finite volume methods.
Extension of the treatment to two- and three-dimensional cases.
• Solution of linear algebraic equation systems. Outline on direct and iterative methods. Direct methods and iterative
methods: general characteristics, convergence requirements; methods of Jacobi, Gauss-Seidel, SOR, LOR, ADI; gradient
methods.
• Existence of the fundamental eigenvalue for the criticality problem in analytical and discretised forms; outline of the
Jentsch, Perron and Frobenius theorems. Power method for the calculation of the fundamental eigenvalue and
eigenvector. Acceleration of the power method: methods of Wielandt and of the Tschebitschev polynomials.
• Weighted-residuals method and coarse-mesh methods. Examples of QUABOX and CUBBOX methods.
• Problems in multi-group neutron dynamics with delayed neutrons. Time and space discretisation and concepts of
convergence, consistency and stability; Lax’s equivalence theorem. Methods for numerical stability analysis. Time explicit,
implicit and Crank-Nicolson methods. Conditional and unconditional stability. Partially implicit methods.
• General considerations on the cell calculations. Integro-differential equation of neutron transport. Transport equations in
spherical harmonic form for one-speed plane case. PN equations and particular case of P1.
• Integral equation and its formal deduction from the integro-differential transport equation. Solution of the integral
equation by the collision probability method in the case of the isolated body. Extension to the case with reflection at the
boundary.
• Discrete ordinate method (SN) for the plane case; choices of discrete ordinates according to Wick-Chandraseckar and
Gaussian quadratures; solution algorithm with the diamond rule and “fix-up” recipes. SN method in 3D Cartesian
geometry. LQN methods. Overview of the acceleration methods for the iterations on the scattering source Ray effect and
its consequences.
Esercises:
Use of simple FORTRAN and MATLAB problems to familiarise with criticality problems, neutron kinetics and SN methods
in 3D.
EDUCATIONAL OBJECTIVES
The course has the purpose to provide the basic knowledge on neutron transport phenomena in the core of a nuclear
reactor, with main reference to the steady state and dynamic aspects having relevance for reactor design. The course has
also the purpose to make the student master the mathematical and numerical tools necessary for reactor core
calculations, describing basic theories (neutron diffusion and transport) in relation to their engineering applications, with
main reference to the calculation of the 4 factors and to the cell and assembly calculations.
CFU: 12
Modalità di verifica finale: voto in trentesimi
Moduli
Denominazione
CFU
SSD
Tipologia
Caratteristica
Modelli numerici per
reattori nucleari
6
ING-IND/18 FISICA DEI
REATTORI NUCLEARI
lezioni frontali +
esercitazioni
Fisica dei reattori nucleari
6
ING-IND/18 FISICA DEI
REATTORI NUCLEARI
lezioni frontali +
esercitazioni
Impianti nucleari I (6 CFU)
Denominazione in Inglese: Nuclear plants I
Obiettivi formativi: Obiettivi fondamentali del corso I sono:
♦ dare allo studente la capacità di comprendere e utilizzare a pieno i principi fondamentali dell'ingegneria nucleare. Questi
principi fondamentali riguardano la fisica atomica e nucleare, i concetti di fissione e fusione, isotopi e radioattività, le
principali reazioni nucleari.
♦ dare una panoramica riepilogativa della cinetica del reattore nucleare, inclusa la determinazione dei diversi coefficienti
di reattività, fornendo i principi base del controllo del reattore, degli aspetti di licensing e di sicurezza.
♦ determinazione del costo del kWh prodotto per fonte nucleare.
♦ saranno introdotte, oltre che le principali filiere ad acqua leggera, anche le altre tipologie di impianto a fissione (HWR,
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GCR, Liquid Metal Fast Breeder) e gli impianti a fusione.
♦ Lezioni impiantistiche emerse dagli incidenti di Three Mile Island e Chenobyl.
♦ Discussione introduttiva sui reattori di Generation II, Generation III e IV.
♦ Ciclo del combustibile nucleare in vessel
♦ DBA e severe accidents.
Obiettivi formativi in Inglese: The course objectives are the following:
♦ To summary the fundamental principles of nuclear engineering. These topics include atomic and nuclear physics, fission
and fusion, isotopes and radioactivity, nuclear reactions.
♦ Overview to reactor kinetics, reactivity coefficients, reactor control, licensing, safety and economic.
♦ In addition to light water rectors, Heavy Water Reactors, Gas Cooled Reactors, Liquid Metal Fast Breeder and fusion
reactors design will be introduced.
♦ Discussion of lesson learned from Three Mile Island and Chenobyl accidents.
♦ Introducing discussion of Generation II, Generation III and IV nuclear power plants.
♦ Discussion of in vessel fuel loading
♦ DBA and severe accidents.
CFU: 6
Moduli
Denominazione
Impianti nucleari I
CFU
6
SSD
ING-IND/19 IMPIANTI
NUCLEARI
Tipologia
Caratterizzanti
Caratteristica
lezioni frontali +
esercitazioni
Impianti nucleari II (6 CFU)
Denominazione in Inglese: Nuclear plants II
CFU: 6
Propedeuticità: Impianti nucleari I, Fisica e modelli numeri per reattori nucleari
Moduli
Denominazione
Impianti nucleari II
CFU
6
SSD
ING-IND/19 IMPIANTI
NUCLEARI
Tipologia
Caratterizzanti
Caratteristica
lezioni frontali +
esercitazioni
Ingegneria dei reattori a fusione (6 CFU)
Denominazione in Inglese: Engineering of fusion reactors
CFU: 6
Moduli
Denominazione
Ingegneria dei reattori a
fusione
CFU
6
SSD
ING-IND/19 IMPIANTI
NUCLEARI
Tipologia
dello studente
Caratteristica
lezioni frontali +
esercitazioni
Materiali nucleari (6 CFU)
Denominazione in Inglese: Nuclear materials
Obiettivi formativi: Classificazione funzionale dei materiali utilizzati nella relizzazione degli impianti nucleari.
Individuazione dei requisiti di impiego per le varie classi funzionali, con riferimento alle situazioni di normale esercizio,
transitorie e incidentali di tutti i livelli.
Analisi comparativa e criteri di selezione dei materiali all’interno di ciascuna classe.
Analisi dei processi di produzione e di qualificazione dei materiali nucleari.
Criteri di analisi del comportamento dei materiali nelle filiere più significative.
CFU: 6
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Moduli
Denominazione
Materiali nucleari
CFU
6
SSD
ING-IND/19 IMPIANTI
NUCLEARI
Tipologia
Caratterizzanti
Caratteristica
lezioni frontali +
esercitazioni
Meccanica strutturale e costruzioni nucleari (12 CFU)
Denominazione in Inglese: Structural mechanics and nuclear constructions
CFU: 12
Moduli
Denominazione
Meccanica strutturale e
costruzioni nucleari
CFU
12
SSD
ING-IND/19 IMPIANTI
NUCLEARI
Tipologia
Caratterizzanti
Caratteristica
lezioni frontali +
esercitazioni
Misure nucleari (6 CFU)
Denominazione in Inglese: Nuclear measurements
Obiettivi formativi: Questo corso illustra gli strumenti ed i metodi usati per la misura dei campi di radiazioni ionizzanti e
delle esposizioni individuali. Il primo elemento del corso è una rassegna delle sorgenti naturali ed artificiali di radiazioni
ionizzanti. Le interazioni tra radiazioni e materia vengono quindi introdotte e descritte in relazione alle tecniche di
rivelazione. I metodi di rivelazione che vengono trattati nel corso sono in primo luogo i rivelatori a gas: camere a
ionizzazione, contatori proporzionali e contatori di Geiger-Müller. Vengono discussi in particolare i contatori proporzionali
sensibili ai neutroni termici, che vengono utilizzati per dosimetria e spettromentia neutronica. Rivelatori a stato solido quali
gli scintillatori ed i rivelatori a semiconduttore vengono quindi illustrati con particolare riferimento alle applicazioni di
spettroscopia gamma. Altri rivelatori a stato solido che vengono discussi nel corso sono quelli utilizzati per la sorveglianza
del personale radioesposto. Tra questi sono i rivelatori a termoluminescenza, radiofotoluminescenza ed a luminescenza
indotta mediante stimolazione ottica, che vengono utilizzati per misure di esposizione ai fotoni. Per quanto riguarda il
monitoraggio delle esposizioni ai neutroni, oltre ai rivelatori a luminescenza vengono trattati i rivelatori di tracce nucleari e
le emulsioni surriscaldate. Queste tecniche vengono discusse nel contesto delle misure di radiazione condotte presso gli
impianti nucleari di potenza, presso gli acceleratori nucleari, nelle verifiche di sicurezza e nella lotta al contrabbando di
materiali nucleari. Le lezioni teoriche sono accompagnate da una serie di esercitazioni di laboratorio che consentono agli
studenti di osservare alcune caratteristiche fondamentali dei rivelatori di radiazioni e delle statistiche di conteggio.
CFU: 6
Propedeuticità: This course illustrates the instruments and methods used in the measurements of ionizing radiation fields
and personnel exposures. The first element of the course is an overview of natural and man-made radiation sources.
Next, the interactions between radiations and matter are reviewed. This information is then discussed in relation to the
various radiation detection methods. Techniques covered in the course include gas-detectors, such as ionization
chambers, proportional counters and Geiger-Müller counters. In particular, the design and application of proportional
counters sensitive to thermal neutrons is described in relation to neutron dosimetry and spectrometry applications. Solid
state detectors such as scintillators and semiconductor devices are then discussed with particular emphasis on their
applications to gamma spectroscopy. Other solid state detectors that are discussed are those utilized for personnel
monitoring, such as thermoluminescent, radiophotoluminescent and optically stimulated luminescent materials for photon
detection. Techniques for neutron personnel monitoring based on luminescence, nuclear track detection and superheated
emulsions are then discussed. The various detection techniques are discussed in the context of radiation measurements
at nuclear power plants, at particle accelerators, as well as for application in fields such as safeguards verification and
contraband interdiction. The theoretical classes are complemented by a series of hands-on laboratory sessions illustrating
some fundamental features of radiation counters and counting statistics.
Moduli
Denominazione
Misure nucleari
CFU
6
SSD
ING-IND/20 MISURE E
STRUMENTAZIONE
Tipologia
Caratteristica
lezioni frontali +
esercitazioni
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NUCLEARI
Progettazione di impianti complessi (6 CFU)
Denominazione in Inglese: Design of complex plants
CFU: 6
Moduli
Denominazione
Progettazione di impianti
complessi
CFU
6
SSD
ING-IND/19 IMPIANTI
NUCLEARI
Tipologia
dello studente
Caratteristica
lezioni frontali +
esercitazioni
Prova finale (24 CFU)
Denominazione in Inglese: Final examination
CFU: 24
Modalità di verifica finale: discussione tesi
Moduli
Denominazione
CFU
SSD
Tipologia
Caratteristica
prova finale
1
Altre attività - Tirocini
prova finale
formativi e di orientamento
prova finale
23
Altre attività - prova finale
prova finale
Sicurezza nucleare (12 CFU)
Denominazione in Inglese: Nuclear Safety
Obiettivi formativi: Fornire conoscenze sulla sicurezza nucleare, con particolare riferimento a:
• la metodologia di sicurezza nucleare e relativa procedura di licensing in USA (il 10 CFR Parts 50, 20 e 100; i General
Design Criteria e le Regulatory Guides, i safety goals)
• gli obiettivi ed i principi fondamentali di sicurezza IAEA (INSAG 3 e 12)
• le metodologie di sicurezza basate sull'affidabilità: di Farmer, canadese e proposta in Italia da Galvagni
• il rapporto Rasmussen (WASH 1400)
• gli incidenti nei LWR e principi di progetto dei principali sistemi di sicurezza e protezione, con approfondimenti su LOCA
e RIA; i 5 criteri USAEC di progettazione degli ECCS e loro motivazione
• gli incidenti severi: fenomenologie e metodologie di analisi
• i sistemi di contenimento degli impianti nucleari di potenza e relativi principi di funzionamento;i principali sistemi di
salvaguardia ingegneristica associati al contenimento (spray, filtri, trattamento del H2)
• il termine di sorgente per incidenti in LWR
• gli incidenti di TMI2 e Chernobyl
• la scala INES dell'IAEA per la classificazione degli incidenti nucleari
• i principali aspetti della normativa di sicurezza nucleare italiana: l'iter autorizzativo per la costruzione e l'esercizio degli
impianti nucleari; il piano di emergenza.
Oltre a semplici esercizi sui vari argomenti sopramenzionati, come filo conduttore delle esercitazioni, sarà esaminato e
discusso il rapporto preliminare di sicurezza della centrale di Montalto di Castro, in modo anche da verificare le
conoscenze acquisite a lezione.
Introdurre lo studente ad alcuni strumenti informatici utilizzati per le analisi degli incidenti negli impiuanti nucleari e
sviluppare la capacità dello studente all'utilizzo corretto e consapevole di tali strumenti, per lo studio e l’approfondimento
dei fenomeni fisici e chimici caratterizzanti tali incidenti e per la risoluzione dei problemi di sicurezza nucleare.
Obiettivi formativi in Inglese: The objective of the course is to give to the students a sufficient knowledge in nuclear
safety, with particular reference to the following items:
• the nuclear safety methodology and related procedure of licensing in USA (10 CFR Parts 50, 20 e 100; General Design
Criteria and Regulatory Guides, safety goals)
• the objectives and the fundamental safety principles of IAEA (INSAG 3 and 12)
• the nuclear safety methodologies based on reliability: prose by Farmer in UK and in Italy by Galvagni, the Canadian
safety methodology
• the Rasmussen report (WASH 1400)
• the accidents in LWR and design principles of the main safety and protection systems; in depth treatment of LOCA and
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RIA; the 5 USAEC criteria for ECCS design and related motivations
• the severe accidents: phenomenology and methods of analysis
• the containment systems of Nuclear Power Plants (NPP) and related operation principles; the main engineering
safeguard systems associated to the containment (spray, filters, H2 treatment)
• the source term for accidents in LWR
• the TMI2 and Chernobyl accidents
• the INES scale of IAEA for nuclear accidents classification
• the main aspects of Italian legislation on nuclear safety: the licensing iter for the construction and operation of
nuclearpower plants; the nuclear emergency planning.
For the practical activities, in addition to simple exercises on the various items abovementioned, the preliminary safety
report of Montalto di Castro NPP will be discussed, in such a way to apply and verify the knowledge acquired in the
lessons.
Some informatics instruments will be used for NPP accidents analysis. The aim is to develop in the students the capability
for a correct and knowledge based use of these instruments for study the physical and chemical phenomena which
characterize the main nuclear accidents and for solving nuclear safety problems.
CFU: 12
Propedeuticità: Impianti nucleari I, Fisica e modelli numeri per reattori nucleari
Moduli
Denominazione
CFU
SSD
Tipologia
Caratteristica
Analisi degli incidenti negli
impianti nucleari
6
ING-IND/19 IMPIANTI
NUCLEARI
Caratterizzanti
lezioni frontali +
esercitazioni
Sicurezza degli impianti
nucleari
6
ING-IND/19 IMPIANTI
NUCLEARI
Caratterizzanti
lezioni frontali +
esercitazioni
Termoidraulica e ingegneria del nocciolo (12 CFU)
Denominazione in Inglese: Thermal-hydraulics and core engineering
CFU: 12
Moduli
Denominazione
CFU
SSD
Tipologia
Caratteristica
Termoidraulica
6
ING-IND/19 IMPIANTI
NUCLEARI
Caratterizzanti
lezioni frontali +
esercitazioni
Ingegneria del nocciolo
6
ING-IND/19 IMPIANTI
NUCLEARI
Caratterizzanti
lezioni frontali +
esercitazioni
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2011-12 - Scuola di Ingegneria

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