TECNOLOGIE PER LA FUSIONE NUCLEARE |
Codice
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17352 |
Lingua
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ITA |
Tipo di attestato
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Attestato di profitto |
Modulo: Modulo I
(obiettivi)
Il corso fornirà le nozioni di base necessarie alla comprensione della fisica (modulo II) e ingegneristica (modulo I) dei sistemi di energia da fusione nucleare, affrontando tematiche specifiche come la fisica dei plasmi, i campi magneticii, l'interazione della superficie del plasma con le pareti di protezione, i materiali del reattore, sistemi di controllo e la meccanica delle macchine sperimentali da fusione. Gli obiettivi principali sono (a) l'identificazione delle principali caratteristiche della fusione nucleare, (c) la conoscenza dello stato della ricerca internazionale (JET, EAST, ASDEX) e le prospettive dell'energia nucleare da fusione (prossime macchine sperimentali come DTT, ITER e DEMO ). I risultati di apprendimento attesi sono: (i) la conoscenza dei contenuti teorici del corso (descrittore di Dublino n°1), (ii) la competenza nell’esporre le proprie capacità di argomentazione tecniche (descrittore di Dublino n°2), (iii) l’autonomia di giudizio (descrittore di Dublino n°3) nel proporre l’approccio più opportuno per argomentare quanto richiesto e (iv) la capacità dello studente di esporre con proprietà di linguaggio le risposte alle domande proposte dalla Commissione, di sostenere un rapporto dialettico durante discussione e di dimostrare capacità logico-deduttive e di sintesi nell'esposizione (descrittore di Dublino n°4).
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Codice
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17352-1 |
Lingua
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ITA |
Tipo di attestato
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Attestato di profitto |
Crediti
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5
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Settore scientifico disciplinare
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ING-IND/31
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Ore Aula
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40
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Attività formativa
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Attività formative affini ed integrative
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Canale Unico
Docente
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MINUCCI Simone
(programma)
TECNOLOGIE NEI DISPOSITIVI SPERIMENTALI DA FUSIONE NUCLEARE Panoramica degli attuali sistemi di alimentazione elettrica per tokamak in vista di DEMO. Fondamenti di superconduttività, materiaali superconduttori per fusione nucleare. Proposta DTT. Ciclo del combustibile dei reattori di fusione. Principali tecnologie e processi del ciclo del combustibile di fusione. Processi e tecnologie a membrana nel ciclo del combustibile. Panoramica del ciclo del combustibile nei tokamak esistenti e nei prossimi dispositivi sperimentali di fusione nucleare.
INGEGNERIA MECCANICA IN TOKAMAKS Applicazioni di ANSYS e ANSYS MAXWELL per la soluzione di problemi PDE 3D multifisici in impianti sperimentali da fusione nucleare.
INTRODUZIONE ALLA PROTEZIONE A PARETE AL PLASMA Prima parete: teoria e applicazioni; Divertore: teoria e applicazioni.
METODI NUMERICI PER L'INGEGNERIA DEL PLASMA Metodi di Ottimizzazione; Metodi di Simplesso (libero e vincolato); Metodi di Gradiente (libero e vincolato); Programmazione lineare (libero e vincolato); Programmazione Quadratica (libero e vincolato). Applicazione dei Metodi di Ottimizzazione in Matlab; Applicazione della Programmazione Quadratica all'ottimizzazione delle correnti degli avvolgimenti del divertore del tokamak JET per la progettazione di equilibri di plasma ad alta Flux Expansion.
INTRODUZIONE ALLL'INGEGNERIA DELL'AUTOMAZIONE PER LE STRUTTURE SPERIMENTALI DA FUSIONE NUCLEARE Sistemi dinamici e modelli matematici. Schemi a blocchi. Architetture dei sistemi di controllo (anello aperto, anello chiuso). Modello matematico di sistemi semplici. Sistemi dinamici lineari nel dominio del tempo. Equilibrio. Linearizzazione. Trasformata ed Anti-trasformata di Laplace. Risposta all’impulso ed integrali di convoluzione. Funzione di trasferimento: definizione, proprietà ed utilizzo. Poli, zeri e guadagno. Risposte canoniche di sistemi del 1° e del 2° ordine. Risposta in frequenza: definizione, significato e legame con la funzione di trasferimento. Rappresentazione grafica della risposta in frequenza: diagrammi di Bode e polari. Stabilità e criteri di stabilità. Proprietà generali di un sistema in retroazione. Prestazioni statiche e dinamiche.
(testi)
1 - Dispense delle lezioni
2 - Wesson, Tokamaks, Oxford University Press
3 - Pucella, Segre, Fisica dei plasmi, Zanichelli
4 - Ariola, Pironti, Magnetic Control and Tokamak Plasmas, Springer
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Date di inizio e termine delle attività didattiche
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Dal 02/03/2020 al 29/05/2020 |
Modalità di erogazione
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Tradizionale
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Modalità di frequenza
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Non obbligatoria
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Metodi di valutazione
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Prova orale
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Modulo: Modulo II
(obiettivi)
Il corso fornirà le nozioni di base necessarie alla comprensione della fisica (modulo II) e ingegneristica (modulo I) dei sistemi di energia da fusione nucleare, affrontando tematiche specifiche come la fisica dei plasmi, i campi magneticii, l'interazione della superficie del plasma con le pareti di protezione, i materiali del reattore, sistemi di controllo e la meccanica delle macchine sperimentali da fusione. Gli obiettivi principali sono (a) l'identificazione delle principali caratteristiche della fusione nucleare, (c) la conoscenza dello stato della ricerca internazionale (JET, EAST, ASDEX) e le prospettive dell'energia nucleare da fusione (prossime macchine sperimentali come DTT, ITER e DEMO ). I risultati di apprendimento attesi sono: (i) la conoscenza dei contenuti teorici del corso (descrittore di Dublino n°1), (ii) la competenza nell’esporre le proprie capacità di argomentazione tecniche (descrittore di Dublino n°2), (iii) l’autonomia di giudizio (descrittore di Dublino n°3) nel proporre l’approccio più opportuno per argomentare quanto richiesto e (iv) la capacità dello studente di esporre con proprietà di linguaggio le risposte alle domande proposte dalla Commissione, di sostenere un rapporto dialettico durante discussione e di dimostrare capacità logico-deduttive e di sintesi nell'esposizione (descrittore di Dublino n°4).
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Codice
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17352-2 |
Lingua
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ITA |
Tipo di attestato
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Attestato di profitto |
Crediti
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4
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Settore scientifico disciplinare
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ING-IND/19
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Ore Aula
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32
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Attività formativa
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Attività formative affini ed integrative
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Canale Unico
Docente
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CALABRO' Giuseppe
(programma)
1. INTRODUZIONE E CONFIGURAZIONI EQUILIBRIO. Introduzione alla fusione nucleare. Flusso magnetico e campo: flusso normalizzato e coordinate del raggio. Equilibrio di una configurazione toroidale assialsimmetrica; derivazione dell'equazione di Grad-Shafranov; forma del plasma in un tokamak. 2. INTRODUZIONE ALLA FISICA DEL PLASMA. Classificazione dei plasmi, lunghezza di Debye, collisioni tra particelle cariche, rallentamento collisionale, resistività del plasma. Schema del reattore a fusione, bilancio di potenza, criterio di Lawson, temperatura di accensione ideale. 3. DIAGNOSTICA AL PLASMA, MODELLI DI CIRCUITO E RISCALDAMENTO. Descrizione generale delle principali diagnostiche del plasma. Diagnostica magnetica. Modelli di circuiti (per plasma, bobine di campo poloidale e strutture conduttive); trasformatori; induzione di corrente al plasma; bilanciamento del flusso magnetico; evoluzione temporale degli scenari tokamak; scale temporali tokamak. Introduzione alla corrente del plasma, posizione, sistemi di controllo della forma: posizione radiale del plasma e controllo della corrente, stabilizzazione verticale del plasma allungato. Correnti parassite e forze magnetiche. Panoramica del riscaldamento al plasma e del current drive. 4. NEUTRONICA. Fisica dei neutroni di base e concetto di allevamento, introduzione al trasporto dei neutroni, neutronica e calcoli di attivazione. Introduzione a sorgenti di neutroni e danni materiali. 5. DISRUZIONI, VDE, SCENARIO DEL PLASMA, DIAGNOSTICA MAGNETICA. Modelli di circuiti per plasma, bobine di campo poloidale e strutture conduttive, trasformatori, induzione di corrente al plasma, bilanciamento del flusso magnetico. Evoluzione temporale di uno scenario tokamak, scale temporali Tokamak, interruzioni e VDE, correnti parassite e halo, VDE DTT. Codice MAXFEA: equilibrio e disruzioni. 6. PROBLEMI DELLO SMALTIMENTO DELLA POTENZA: FISICA E TECNOLOGIA. Relazioni fisiche fondamentali nel SOL, convalida della nostra comprensione nei dispositivi attuali. Strumenti numerici, passaggio a dispositivi più grandi. Progettazione di componenti di che affacciano al plasma raffreddati attivamente (PFCs), progettazione termoidraulica di componenti di protezione al plasma divertore. Indagine preliminare sulle schiume W come strategia di protezione per PFC avanzati. 7. L'ERA DELL'ATOMO: UN SECOLO AVANTI IL MODELLO DI BOHR (seminario). 8. SCHEMI DI RISCALDAMENTO AGGIUNTIVI PER I TOKAMAK. Presentazione dei sistemi di riscaldamento addizionali, NBI, ICRH, ECRH, Compito per i sistemi HCD.
(testi)
Appunti delle lezioni Wesson, Tokamaks, Oxford University Press Pucella, Segre, Fisica dei plasmi, Zanichelli Ariola, Pironti, Magnetic Control and Tokamak Plasmas, Springer
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Date di inizio e termine delle attività didattiche
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Dal 02/03/2020 al 29/05/2020 |
Modalità di erogazione
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Tradizionale
A distanza
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Modalità di frequenza
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Non obbligatoria
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Metodi di valutazione
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Prova scritta
Prova orale
Valutazione di un progetto
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