fisica atomica e nucleare - Materiale didattico

FISICA ATOMICA E NUCLEARE
programma per l’A.A. 2004/2005
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(Prof. F.V. Frazzoli)
Generalità e concetti introduttivi: equivalenza massa -energia, meccanica classica, ondulatoria e
quantistica, principio di indeterminazione, elettroni negli atomi, radiazione elettromagnetica. (2)
Interazione delle particelle cariche con la materia: diffusione coulombiana, perdita di energia per
ionizzazione ed irraggiamento, effetto Cerenkov. (4)
Interazione della radiazione gamma con la materia: effetto fotoelettrico, effetto Compton,
creazione di coppie, probabilità e sezioni d'urto, coefficienti di attenuazione. (3)
Proprietà fondamentali e struttura dei nuclei: massa, carica, dimensioni dei nuclei, caratteristiche
delle forze nucleari, energia di legame/separazione dei nucleoni, stabilità dei nuclei, modello a
goccia, formula semiempirica delle masse, aspetti quantomeccanici, modello a strati, livelli
energetici, larghezza di livello. (5)
Radioattività: decadimenti alfa e beta, emissione gamma, cattura elettronica, conversione interna,
fluttuazioni statistiche, catene radioattive naturali, produzione di radioisotopi. (6)
Reazioni nucleari: leggi di conservazione, cinematica delle reazioni di diffusione elastica, Q-valore,
soglia di reazione, sezioni d’urto microscopiche, sezioni d’urto parziali, differenziali, totali, sezioni
d’urto macroscopiche, composizione delle sezioni d’urto. (2)
Interazione dei neutroni con la materia: meccanismi di interazione, reazioni da nucleo composto,
reazioni di diffusione elastica ed inelastica, reazioni di assorbimento, sezioni d’urto in funzione
dell’energia, moderazione e diffusione dei neutroni, neutroni termici. (5)
Campi di radiazione: concetti descrittivi, effetti geometrici, effetti dei materiali, attenuazione dei
materiali e schermaggi, esposizione alle radiazioni. (1)
Rivelazione delle radiazioni nucleari: rivelatori a gas (camere ad ionizzazione, contatori
proporzionali, contatori Geiger), rivelatori a scintillazione (scintillatori e fotomoltiplicatori),
rivelatori a semiconduttore, spettrometria gamma, rivelazione dei neutroni. (4)
Fissione: meccanismo della fissione, isotopi fissili e fissionabili, isotopi fertili, sezioni d’urto di
fissione, prodotti di fissione, neutroni pronti e ritardati, bilancio energetico. (4)
Fusione: reazione di fusione, combustibili, cinetica termonucleare, criterio di Lawson, confinamento
magnetico ed inerziale. (3)
Impiego di acceleratori nel ciclo del combustibile nucleare: potenzialità d’impiego di sorgenti
intense di neutroni, reazione di spallazione, trasmutazione di prodotti di fissione a lunga vita media,
reattori sottocritici alimentati da acceleratori, ciclo uranio-thorio. (1)
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ore previste: 40 per lezioni, 10 per esercitazioni di laboratorio (numeriche e pratiche)
supporto didattico disponibile presso il sito internet http://151.100.44.190
testi di riferimento e consultazione:
• R.L. Murray, NUCLEAR ENERGY, ed. Pergamon Press (V edizione), 2001
• J. Lilley, NUCLEAR PHYSICS Principles and Applications, ed. Wiley, 2001
• K.S. Krane, Introductory NUCLEAR PHYSICS, ed. J. Wiley & Sons, 1988
per informazioni: [email protected]
l’insegnamento è svolto, nell’ambito della Facoltà di Ingegneria dell’Università degli Studi “La
Sapienza”, per il Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria Energetica.