Laboratorio di ingegneria nucleare: modellazione e controllo di un reattore nucleare con Matlab e Arduino

https://pcto.uniroma1.it/progetto/138756

Hanno contribuito Cristiano Ciurluini (RTD-A) che a partire dall’anno 2024-25 è diventato nuovore
referente dell’attività e Mario Schipani (TAB)

Beneficiari: studenti delle classi IV e V scuole secondarie di secondo grado di Roma e provincia (12
studenti per ogni annualità)

L’impatto programmato ha sia risvolti culturali che sociali. I risvolti culturali sono principalmente
rivolti a stimolare la curiosità e la voglia di imparare nuovi strumenti che permettano la simulazione
numerica per orientare gli studenti verso un percorso universitario STEM come Ingegneria,
andando a mostrare le potenzialità di nuove tecnologie quali stampe 3D.
La dimensione sociale è data invece dal fornire agli studenti una conoscenza imparziale e scientifica
su una delle tecnologie di produzione sostenibile di energia, fornendo anche un’idea su quello che è
il reale rischio associato a questa tecnologia.

OUTPUT previsti o ottenuti: Il corso proposto ha come scopo principale quello di introdurre allo studente i principi fondamentali sul funzionamento dei reattori nucleari, il loro controllo e i principali aspetti
di sicurezza. Tali obiettivi verranno raggiunti tramite lo sviluppo di un modello matematico
semplificato in grado di descrivere il comportamento in transitorio di un reattore ed i
relativi sistemi di controllo e di sicurezza. Il modello sarà implementato in MATLAB e
successivamente verrà utilizzato con Arduino per comandare meccanicamente la
movimentazione dei principali strumenti di controllo e visualizzare, tramite l’utilizzo di led,
la distribuzione delle temperature nel nocciolo del reattore. Al termine del laboratorio
saranno previste delle sessioni di simulazione di un impianto nucleare della tipologia più
diffusa tramite simulatori real-time su PC, per verificare il comportamento dei sistemi di
sicurezza.

Indicatori di OUTPUT e modalità di verifica: Gli output sono stati misurati attraverso un questionario formato da 8 domande a risposta multipla somministrato agli studenti sia prima che dopo il PCTO, andando a verificare le conoscenze pregresse su Matlab, Arduino e le Centrali Nucleari, andando poi a valutarne l’impatto positivo ottenuto dal corso. Si è verificato un impatto positivo su tutti gli indicatori di output descritti al punto precedente.

OUTCOME previsti o ottenuti: - Aumento del numero di iscritti presso percorsi universitari STEM ed in
particolare Ingegneria
- Apprendimento della corretta percezione del rischio nucleare e della sostenibilità della fonte nucleare
- Principi basilari della sicurezza nucleare

Indicatori utilizzati per verificare gli OUTCOME, con i relativi valori ottenuti. Indicare, inoltre, le modalità di rilevazione: Su esplicita domanda, il numero di studenti indirizzato ad intraprendere un percorso STEM (molto elevato in partenza) è comunque aumentato di qualche unità. Sulla percezione della fonte di energia nucleare e ai rischi correlati gli studenti che in ingresso avevano dichiarato una conoscenza tra poco e abbastanza, ha riportato un incremento della quota abbastanza.