Università degli Studi Guglielmo Marconi

Insegnamento
Impianti nucleari I
Docente
Prof. Vitale Di Maio Damiano
Settore Scientifico Disciplinare
ING-IND/19
CFU
6
Descrizione dell'insegnamento

Il corso di impianti nucleari è mirato all’apprendimento di base delle questioni principali inerenti la produzione di energia elettrica per uso civile dall’impiego di impianti di produzione ad energia nucleare.
In particolare, il corso è suddiviso in diverse lezioni teoriche finalizzate all’apprendimento di alcuni aspetti di base sull’energia nucleare, il ciclo del combustibile e gli annessi processi di arricchimento, fabbricazione e successive modalità di ritrattamento del combustibile esausto. A seguire sono analizzate alcune tipologie di reattori nucleari, con particolare attenzione alle tecnologie più diffuse, facendo riferimento sia agli impianti ad oggi in produzione, sia agli impianti di potenza in fase di ricerca e sviluppo, presumibilmente disponibili entro qualche decennio, e gli impianti con fini di ricerca. Si fa inoltre un accenno alla tecnologia della fusione nucleare ed ai principali eventi incidentali che si sono avuti su impianti di potenza per la produzione di energia elettrica.
Al termine del corso, una volta acquisite le necessarie competenze, sono proposte due esercitazioni in cui sono inclusi diversi aspetti analizzati in precedenza e che sono di grande importanza ai fini dell’esame e per il superamento dello stesso.

Obiettivi formativi (espressi come risultati di apprendimento attesi)
Il corso di Impianti nucleari I si pone l’obiettivo di fornire allo studente un quadro generale per quanto riguarda l’applicazione dell’energia nucleare al fine della produzione di energia elettrica e/o calore. Nello specifico, al termine del corso, lo studente avrà acquisito conoscenze specifiche che lo renderanno in grado di:
  • confrontare costi, vantaggi e svantaggi della produzione di energia da fonte nucleare con quelli della produzione di energia per mezzo di fonti convenzionali;
  • analizzare nel dettaglio le fasi specifiche del ciclo del combustibile: dall’estrazione del minerale alla fabbricazione, durante l’impiego nel reattore e dal trattamento del combustibile esaurito fino allo smaltimento;
  • descrivere nel dettaglio gli impianti nucleari a fissione appartenenti a diverse filiere, sia quelli attualmente in esercizio, sia quelli ancora in fase di sviluppo;
  • conoscere le modalità di funzionamento dei reattori a fusione;
  • descrivere nel dettaglio quanto avvenuto negli incidenti di Three Mile Island, Chernobyl e Fukushima evidenziando i punti deboli e le “lessons learned”;
  • svolgere semplici esercizi finalizzati alla valutazione di condizioni tipiche di reattori nucleari ad acqua.
Prerequisiti

Non sono richiesti requisiti specifici.

Contenuti dell'insegnamento
Il corso è strutturato in 19 videolezioni in cui sono compresi:
  • nozioni di base sull’energia nucleare;
  • ciclo del combustibile (dall’estrazione al ritrattamento);
  • cicli termodinamici;
  • gli impianti di potenza in esercizio ed in costruzione;
  • gli impianti di potenza di ricerca e per altre finalità;
  • la fusione nucleare;
  • i principali eventi incidentali;
  • esercitazioni svolte e commentate.
Attività didattiche
Le attività didattiche si basano su 19 videolezioni.
Per ciascuna videolezione sono esplicitati gli obiettivi attesi e gli argomenti trattati.
Le videolezioni riguardano nella prima parte del corso prevalentemente la parte teorica e nella seconda parte del corso la parte pratica di esercitazioni. Al fine di rendere più agevole l’apprendimento da parte dello studente, anche i concetti teorici sono spesso accompagnati da esempi pratici o spiegazioni puntuali al fine di rendere più chiare le motivazioni che hanno indotto a determinate scelte progettuali o allo sviluppo di specifiche soluzioni.
Modalità di verifica dell'apprendimento
Le modalità di svolgimento dell’esame finale si differenziano tra la sede di Roma e le sedi distaccate; nello specifico le modalità sono riportate di seguito.
Sede di Roma
  • N.1 esercizio scritto (consentito l’uso di calcolatrice non programmabile e tabelle delle proprietà termo fisiche dell’acqua che verranno fornite direttamente in sede d’esame).
  • N.2 domande orali (su qualsiasi argomento presente all’interno del programma).
Altre sedi
  • N.1 Esercizio scritto (consentito l’uso di calcolatrice non programmabile e tabelle delle proprietà termo-fisiche dell’acqua che verranno fornite in sede d’esame).
  • N.2 domande scritte a risposta aperta (su qualsiasi argomento presente all’interno del programma).
È importante, per entrambe le modalità di svolgimento dell’esame, rispondere in maniera chiara e puntuale alle domande, facendo particolare attenzione a non lasciare risposte in bianco.
Libri di testo

Oltre alle lezioni realizzate dal Docente ed ai materiali didattici pubblicati in piattaforma, è obbligatorio lo studio dei seguenti testi:

  • “Impianti Nucleari”, M. Cumo – casa editrice università La Sapienza (per approfondimenti sugli aspetti teorici)
  • “Esercizi di impianti nucleari”, G. Caruso – Casa editrice Aracne (manuale di esercizi)
Ricevimento studenti

Previo appuntamento (d.vitaledimaio@unimarconi.it).