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Applied Nuclear Physics

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Applicazioni delle Tecniche di Fisica Nucleare

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Anno accademico 2024/2025

Codice attività didattica
FIS0189
Docente
Stefano Argirò (Titolare)
Corso di studio
008510-101 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica Nucleare e Subnucleare e Biomedica
008510-105 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica del Sistema Meteoclimatico, Generale e delle Tecnologie Avanzate
Anno
1° anno
Periodo
Secondo semestre
Tipologia
C=Affine o integrativo
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
FIS/04 - fisica nucleare e subnucleare
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Inglese
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Orale
Tipologia unità didattica
corso
Prerequisiti

Rudiments on Nuclear Physics.

Conoscenze di base di fisica nucleare
Propedeutico a
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Starting from basics on Nuclear Physics and related techniques, the aim of the course is to guide the students among the innumerable applications in modern society. In particular, the Physicist is expected to understand the principles of medical imaging devices, fission and fusion nuclear reactors, analytic sampling devices and particle accelerators. 

Partendo da nozioni base di Fisica Nucleare e dalle tecniche connesse, orientare gli studenti nelle innumerevoli applicazioni nella società moderna. In particolare, ci si aspetta che il Fisico conosca i principi di funzionamento dei dispositivi di indagine medicale, dei reattori nucleari a fissione e fusione, dei dispositivi di indagine analitica e degli acceleratori di particelle.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Knowledge and understanding

Achievement of basic knowledge of physics of fusion and fission reactors. Quantitative elements related to energy production by nuclear fission. Knowledge about chemical-physical investigation systems based on nuclear techniques (PIXE, nuclear activation analysis) and imaging systems. Concepts on physics of particle accelerators. 

Applying knowledge and understanding

Resolution of problems related to fission and fusion reactor, fuel cycle, energy production. Application of achieved knowledge to quantify issues related to nuclear techniques of investigation.

Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding)

Acquisizione delle conoscenze di base di fisica del reattore a fusione e fissione. Elementi quantitativi relativi alle problematiche connesse alla produzione di energia da fissione. Conoscenza dei sistemi di indagine chimico-fisica basati su tecniche nucleari (PIXE, nuclear activation analysis) e dei sistemi di imaging. Elementi di fisica degli acceleratori.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding)

Risoluzione di problemi relativi al reattore a fissione e fusione, ciclo del combustibile, produzione di energia. Applicazione delle conoscenze acquisite alla quantificazione  di problemi relativi alle tecniche nucleari di indagine.

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Programma

Nuclear Physics has originated, from the beginning, many applications that in certain cases had enormous impact on every-day life. Technological advances spurred by the demands of nuclear research have led directly to the creation of research and analysis tools in fields ranging from medicine and environmental science to art and archaeology. Nuclear energy is a milestone in the education of every physicist. These new technologies have also found practical applications ranging from integrated circuit production to weapons verification. The applications derive from the nucleus property, from nuclear measurements techniques, from accelerators and nuclear sensors. The approach to the arguments is mainly experimental, starting from the fundamentals of nuclear physics, with examples and problems.

Course contents: - Refresh of Nuclear Physics basic elements - Elements of neutron physics - Neutron spectroscopy - Nuclear fission and fusion - Nuclear energy and reactor - Nuclear techniques - Nuclear imaging - Nuclear techniques in medicine - Accelerators.

La Fisica Nucleare ha dato origine a moltissime applicazioni che in certi casi hanno avuto un impatto sostanziale anche sulla vita quotidiana. Lo sviluppo tecnologico connesso alle ricerche nucleari ha portato alla messa a punto di  strumenti analitici in campi disparati,  dalla medicina alla scienza ambientale all'arte e all'archeologia. Nuove tecnologie hanno trovato applicazioni che vanno dalla produzione di circuiti integrati alla verifica degli arsenali militari. Il tema dell'energia nucleare costituisce un punto chiave nella formazione di ogni fisico. Le applicazioni derivano dale proprieta' del nucleo, dalle tecniche di misura nucleari, dagli acceleratori e dai sensori nucleari. L'approccio ai diversi argomenti è principalmente sperimentale, con esempi e problemi.

 

Contenuto del corso: - Ripasso degli elementi base della Fisica Nucleare - Elementi di Fisica del Neutrone - Spettroscopia Neutronica -Fissione e Fusione Nucleare - Energia Nucleare e reattori - Tecniche nucleari - Imaging Nucleare - Tecniche nucleari in medicina ( cenni) -Risonanza magnetica. Acceleratori di particelle.

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Modalità di insegnamento

Traditional. The teacher uses the blackboard or a tablet, if necessary, and projects slides when plots or images are needed in support.

Tradizionale. La lezione si svolge alla lavagna o su tablet se richiesto, con il supporto di diapositive quando occorra mostrare grafici o immagini. Le diapositive sono messe a disposizione.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Oral examination. A first question will be about an exercise discussed during the course. The second question is usually on fission or fusion reactors, and the third about one of the other arguments.

Esame orale tradizionale. La prima domanda consiste nell'esecuzione di uno degli esercizi proposti a lezione. La seconda normalmente verte su fissione o fusione nucleare, mentre la terza  su uno dei restanti argomenti.

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Attività di supporto

Visit to a  nuclear reactor, Trino Vercellese or Pavia.  Visit to facilities of the Physics Department.

Visita ad un reattore nucleare, Trino Vercellese o Pavia. Visita a laboratori del Dipartimento.

Testi consigliati e bibliografia

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Many different textbooks written in English can help with the preparation of the exam:

- Nuclear Physics - Principles and Applications, John Lilley. Wiley

- Introductory Nuclear Physics, Kenneth S. Krane, Wiley

- Nuclear Methods in Science and Technology, Y.M. Tsipenyuk. IoP

- Practical Applications of Radioactivity and Nuclear Radiations, G.C.Lowental, P.L.Airey. Cambridge University Press

- Fundamentals of Nuclear Science and Enginering, J.K. Shultis, R. E. Faw. CRD Press

- Introduction to Nuclear Science, J.C. Bryan. CRC Press

- Neutron Scattering in Condensed Matter Physics, A.Furrer, J.Mesot, T.Strassle. World Scientific

- Nuclear Physics - Principles and Applications, John Lilley. Wiley

- Introductory Nuclear Physics, Kenneth S. Krane, Wiley

- Nuclear Methods in Science and Technology, Y.M. Tsipenyuk. IoP

- Practical Applications of Radioactivity and Nuclear Radiations, G.C.Lowental, P.L.Airey. Cambridge University Press

- Fundamentals of Nuclear Science and Enginering, J.K. Shultis, R. E. Faw. CRD Press

- Introduction to Nuclear Science, J.C. Bryan. CRC Press

- Neutron Scattering in Condensed Matter Physics, A.Furrer, J.Mesot, T.Strassle. World Scientific



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Note

No prerequisites required. Attendance is not mandatory, but strongly recommended.

Nessuna propedeuticità obbligatoria. Frequenza non obbligatoria, ma fortemente consigliata.

Gli/le studenti/esse con DSA o disabilità, sono pregati di prendere visione delle modalità di supporto (https://www.unito.it/servizi/lo-studio/studenti-e-studentesse-con-disabilita) e di accoglienza (https://www.unito.it/accoglienza-studenti-con-disabilita-e-dsa) di Ateneo, ed in particolare delle procedure necessarie per il supporto in sede d’esame (https://www.unito.it/servizi/lo-studio/studenti-e-studentesse-con-disturbi-specifici-di-apprendimento-dsa/supporto)

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Orario lezioniV

GiorniOreAula
Giovedì11:00 - 13:00Aula Avogadro Dipartimento di Fisica
Venerdì11:00 - 13:00Aula Avogadro Dipartimento di Fisica

Lezioni: dal 24/02/2025 al 06/06/2025

Registrazione
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    Ultimo aggiornamento: 27/05/2024 11:57
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