Introduzione al corso di Fisica dell Energia Nucleare. Francesco Romanelli Fisica dell Energia Nucleare A.A. 2015/16

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1 Introduzione al corso di Fisica dell Energia Nucleare Francesco Romanelli Fisica dell Energia Nucleare A.A. 2015/16

2 del corso 1. Modello atomico, sezione d urto, richiami di meccanica stadsdca (5) 2. Richiami di ele@romagnedsmo e di reladvita speciale (6) 3. Meccanica quandsdca: Evidenze sperimentali (5) ComplemenD 4. Meccanica quandsdca: Basi teoriche (5) Relazione scri@a 5. Interazione radiazione- materia (5) P. BaGstoni 6. Stru@ura del nucleo e reazioni nucleari (11) G. Mazzitelli 7. L energia nucleare nel contesto del problema energedco (1) 8. Fusione nucleare 1. La Roadmap all energia da fusione (1) 2. Descrizione dei plasmi (6) 3. Rea@ore a fusione (5) 4. Moto delle pardcelle in campi magnedci debolmente inomogenei 5) 5. Gli aspe+ nucleari del rea1ore a fusione (12) 6. Equilibrio dei plasmi e bilancio di flusso (5) 7. SmalDmento del calore e delle ceneri (5) 9. Rea1ori a fissione nucleare (12) 10. Cenni sul processamento ele1rochimico delle scorie nucleari (2) 11. A+vita di laboratorio (8)

3 PrerequisiD Meccanica classica Termodinamica ElemenD di meccanica stadsdca FondamenD di

4 AYvita di laboratorio Distribuite su due mezze giornate presso il laboratori ENEA di FrascaD (giovedi?) Suddivisione in 4 gruppi Metrologia - Misure di dimensionamento di precisione con laser track. Uso del teodolite moderno e misure dimensionali Spessometria Misura di diversi spessori udlizzando gli ultrasuoni. Spe@rometria di massa - Valutazione delle pressioni parziali residue in un sitema da vuoto tramite misure con uno spe@rometro dimassa. UDlizzo di un rivelatore al germanio. Misura dello spe@ro di alcune sorgend di bassa ayvita tramite il rivelatore al germanio iperpuro ed analisi degli spe@ri in energia con semplici tecniche di fit. Relazione finale di gruppo sull esperienza effe@uata.

5 Unita di misura SI (m, kg, s) B(Tesla) I(Ampere) ε o = F/m µ o = 4π 10-7 H/m Temperature misurate in ev (T =k B T) 1eV= J K

6 Notazioni e convenzioni Quantità scalari n Quantità vettoriali v Quantità tensoriali (rango 2) P

7 Sistemi di coordinate R Coordinate cartesiane (X, Y, Z) Coordinate sferiche (r, θ, ϕ) r = (X 2 +Y 2 +Z 2 ) 1/2 X = r sinθ cosϕ Y = r sinθ sinϕ Z = r cosθ Coordinate cilindriche (R, ϕ, Z) R = (X 2 +Y 2 ) 1/2 X = R cosϕ Y = R sinϕ

8 Operatori differenziali Gradiente di un campo scalare f(x,y,z) f ( f/ x, f/ y, f/ z) è un campo ve)oriale Divergenza di un campo ve@oriale A(x,y,z) A A x / x + A y / y + A z / z è un campo scalare Rotore di un campo ve@oriale A(x,y,z) A ( A z / y - A y / z, A x / z - A z / x, A y / x - A x / y) è un campo ve)oriale

9 z y Teorema di Gauss x dx (x,y,z+dz) dz dy (x,y,z) (x+dx,y,z) dv A = ds A n Caso di volume elementare dxdydz ( A x / x + A y / y + A z / z) = = dydz [A x (x+dx,y,z)- A x (x,y,z)] + dzdx [A y (x,y+dy,z)- A y (x,y,z)] + dxdy [A z (x,y,z +dz)- A z (x,y,z)]

10 z y Teorema di Stokes x n dy (x,y) dx dl A = ds A n Caso di superficie elementare dxdy ( A y / x - A x / y) = = dy [A y (x+dx,y,z)- A y (x,y,z)] - dx [A x (x,y+dy,z)- A x (x,y,z)]

11 Testi consigliati La copia delle trasparenze e sufficiente per la preparazione. Testi generali di riferimento M. Born Fisica atomica Boringhieri 1976 E. Segre Nuclei and particles Benjamin/Cummings Pub. Co (1982) Articoli generali sulla fusione F. Romanelli Plasma Physics and Engineering Nuclear Energy Encyclopedia Steven Krivit (Editor) ISBN: August 2011 F. Romanelli and M. Laxaback Fusion Energy Research for ITER and Beyond Green, Vol.1 (2011) pp Formule NRL manual Per lettura: R. Rhodes The making of the atomic bomb Simon & Schuster(1986)

12 Test durante il corso Oltre a semplici esercizi suggerid allo studente sono previsd i seguend test. In classe Per i moduli 1-4 (fine marzo) Per I moduli 5-7 (seconda meta di aprile) A casa (modulo 8) Foglio Excel su bilancio di potenza Foglio Excel su dimensionamento rea@ore a fusione Relazione sull esperienza di laboratorio (relazione di gruppo) I test non hanno implicazioni sul voto di esame! Servono al docente per verificare come gli studend seguono e prevedere (se necessario) delle lezioni di recupero.