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Percorso della pagina
  1. Area di Scienze
  2. Corso di Laurea Magistrale
  3. Fisica [F1703Q - F1701Q]
  4. Insegnamenti
  5. A.A. 2023-2024
  6. 1° anno
  1. Applicazioni della Fisica dei Neutroni
  2. Introduzione
Insegnamento Titolo del corso
Applicazioni della Fisica dei Neutroni
Codice identificativo del corso
2324-1-F1701Q099
Descrizione del corso SYLLABUS

Syllabus del corso

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Obiettivi

Scopo del corso e' la comprensione del ruolo del neutrone nella Fisica e la sua importanza in alcune applicazioni al giorno d'oggi.

Inotre, il corso si propone di descrivere i principi di Fisica su cui si basa la rivelazione dei neutroni lenti e veloci. Particolare enfasi viene data alle tecniche di rivelazione usate per la spettroscopia dei neutroni veloci da 2.5 e 14 MeV e sul loro ruolo per la diagnosi di palsmi termonucleari DD e DT. lo stato dell'arte delle strmentazione per le misure viene presentato insieme agli ultimi sviluppi del campo.

Contenuti sintetici

Il corso si occupa della fisica dei nutroni lenti e veloci e delle loro principali applicazioni: scattering dei neutroni, fissione e fusione nucleare.

particolare enfasi viene data ai principi di Fisica che si usano per la rivelazione dei neutroni, incluso le tecniche di spettroscopia neutronica.

Programma esteso

1. Il neutrone come particella elementare.

Scoperta del neutrone (lettura articolo nature di Chadwick+altri lavori)

Principali proprietà del neutrone

Sorgenti di neutroni. (radioisotopi, generatori DT, sorgenti a spallazione impulsate)

2. Rivelazione di neutroni.

Reazioni nucleari dirette, nucleo composto, risonanze

Sezioni d’urto neutroniche

Metodi per la rivelazione di neutroni lenti

Metodi per la rivelazione di neutroni veloci e spettroscopia

3. Scattering del neutrone

Scattering dei neutroni in potenziale centrale

Scattering elastico e diffrazione alla Bragg

Scattering inelastico

4. Neutroni per lo studio della materia condensata

Diffrazioni da cristalli

Spettroscopia neutronica

Strumentazione per esperimenti di scattering

5. Strumentazione avanzata per spettroscopia neutronica di plasmi da fusione

MPR, TOFOR e derivazione random coincidence background

6 Neutroni ed energia nucleare

Derivazione formula semiempirica dell’energia di legame del nucleo.

Fissione nucleare. Moderazione dei neutroni, letargia. Trasporto e diffusione dei neutroni.

Il reattore a fissione: formula dei 4 fattori, esempi di reattori, problema delle scorie radioattive

Fusione termonucleare magnetica. Derivazione del criterio di Lawson e bilancio energetico. Particelle alfa e Q valore.

Fusione termonucleare a confinamento inerziale: criterio di Lawson, spettro dei neutroni e diagnostiche neutroniche

Visone Film: “I ragazzi di via panisperna”

7 (opzionale)

Seminario/esercitazioni pratiche sul codice MCNP

Soft Error causati dall’interazione dei neutroni atmosferici

Prerequisiti

E' preferibile aver terminato la laurea triennale in Fisica o ingegneria.

il corso e' aperto a tutti gli studenti della laurea magistrale in fisica.
si raccomanda la partecipazione in aula.

Modalità didattica

Lezioni frontali alla lavagna

Materiale didattico

Testo: G, F, Knoll, “Radiation detection and measurement”

K. S. Krane, “Introductory nuclear physics”

C.G. Windsor, “Pulsed neutron scattering”

G. L. Squires, “Introduction to the theory of thermal neutron scattering”

Materiale vario che verrà fornito dal docente: articoli e fotocopie di dispense

Periodo di erogazione dell'insegnamento

tipicamente il primo semestre.

gli orari dettagliati vengono concordati di anno in anno con gli sudenti per minimizzare le possibili sovrapposizioni con altri corsi.

Modalità di verifica del profitto e valutazione

esame orale mirato a valutare la comprensione degli argomenti del corso. La durata del'esame orale e' in media di 45/60 minuti.

Durante il corso gli studenti sono invitai ad approfondire con maggiore dettaglio una argomento del corso, con approfondimenti tramite articoli scientifici distribuiti dal docente.

Orario di ricevimento

da concordare tramite email con il docente

Sustainable Development Goals

ISTRUZIONE DI QUALITÁ | ENERGIA PULITA E ACCESSIBILE
Esporta

Aims

The aim of the course is to understand the role of the neutron in Physics and its importance in some of today's applications.

In addition, the course aims to describe the Physics principle on which the detection of neutrons is based and on the instrumentation techniqes used for spectroscopy of 2. and 4 MeV neutrons in DD and DT

Contents

The course deals with the physics of slow and fast neutrons and their main applications: neutron scattering, fission and nuclear fusion.

Particular emphasis is given to the Physics principles that are used for the detection of neutrons, including neutron spectroscopy. spcial focus is given to the neutron diagnostics of thermonuclear plasmas.

Detailed program

1. The neutron as elementary particle.

Discovery of the neutron (Chadwick + reading Nature article and other papers)

Main properties of the neutron

Neutron sources (Radioisotopes, DT generators, spallation pulsed sources)

2. Neutron detection

Direct nuclear reactions, compound nucleus, resonance

Neutron cross sections

Methods for the detection of slow neutrons

Methods for the detection of fast neutrons and spectroscopy

3. Neutron Scattering

Neutron Scattering in central potential

Elastic scattering and diffraction at the Bragg

Inelastic scattering

4. Neutrons for the study of condensed matter

Diffraction by crystals

Neutron spectroscopy

Instrumentation for scattering experiments

5. Advanced instrumentation for neutron spectroscopy of fusion plasmas

MPR, TOFOR, derivation of random coincidence background

6 Neutron and Nuclear Energy

Derivation of the semiempirical formula for binding energy of the nucleus.

Nuclear fission. Neutron moderation, lethargy. Transport and neutron scattering.

The fission reactor: the 4-factor formula, examples of reactors, radioactive waste problem

Magnetic thermonuclear fusion. Derivation of the Lawson criterion and energy balance. Alpha particles and Q value.

Thermonuclear fusion, inertial confinement: Lawson criterion, diagnostic spectrum of neutrons and neutron

Movie: “I ragazzi di Panisperna”

7 (optional)

Seminar/practical exercises on the simulation code MCNP

Soft errors caused by the interaction of atmospheric neutrons

Prerequisites

it is prefable that the student have completed the three year degreee in Physics on Engeneering.

the class is open to all the student of the master degree in Physics.
particpation to the classroom is reccomended.

Teaching form

lessons in the class with the black dashboard

Textbook and teaching resource

Testo: G, F, Knoll, “Radiation detection and measurement”

K. S. Krane, “Introductory nuclear physics”

C.G. Windsor, “Pulsed neutron scattering”

G. L. Squires, “Introduction to the theory of thermal neutron scattering”

additional materials will be provided by the teacher such as scientific journals or notes

Semester

usually the first semester

Detailed schedules are agreed each year with the students to minimize possible overlaps with other courses.

Assessment method

oaral examinatio aimed at assessing the comprehension of the course topics. The duration of the oral exam is on average 45/60 minutes.

During the class the students are invited to study in more detail a topic of the course, with an in-depth analysis through scientific articles distributed by the teacher.

Office hours

to be arranged with the teacher via email

Sustainable Development Goals

QUALITY EDUCATION | AFFORDABLE AND CLEAN ENERGY
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Scheda del corso

Settore disciplinare
FIS/07
CFU
6
Periodo
Primo Semestre
Tipo di attività
Obbligatorio a scelta
Ore
42
Tipologia CdS
Laurea Magistrale
Lingua
Italiano

Staff

    Docente

  • EP
    Enrico Perelli Cippo
  • MT
    Marco Tardocchi

Opinione studenti

Vedi valutazione del precedente anno accademico

Bibliografia

Trova i libri per questo corso nella Biblioteca di Ateneo

Metodi di iscrizione

Iscrizione manuale
Iscrizione spontanea (Studente)

Obiettivi di sviluppo sostenibile

ISTRUZIONE DI QUALITÁ - Assicurare un'istruzione di qualità, equa ed inclusiva, e promuovere opportunità di apprendimento permanente per tutti
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ENERGIA PULITA E ACCESSIBILE - Assicurare a tutti l'accesso a sistemi di energia economici, affidabili, sostenibili e moderni
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