L'obiettivo del corso, è di completamento ed approfondimento delle conoscenze relative alle caratteristiche costruttive e funzionali delle centrali termiche e nucleari per la produzione di energia elettrica.
Esso considera gli aspetti multidisciplinari connessi alla combustione, al trasporto dell'energia termica dai fumi al fluido termovettore, all'abbattimento degli inquinanti, allo studio dei sistemi ausiliari e di sicurezza, ed infine alla regolazione e controllo dell'intero processo.
I principi di funzionamento dei componenti e sistemi insieme alle logiche di regolazione e controllo sono affrontate con l'ottica di una progettazione degli impianti in termini di massimo rendimento, minimo costo di esercizio, massima sicurezza ed affidabilità e competitività tra le diverse soluzioni progettuali.
Il corso è articolato in tre parti: la prima parte affronta i temi propri del progetto ed esercizio di alcuni componenti delle centrali termoelettriche; la seconda parte concerne i temi propri delle centrali nucleari mentre la terza parte riguarda i temi propri della regolazione e controllo di processi termici delle centrali termoelettriche e nucleari.

I contenuti del corso sono calibrati in modo da addestrare i discenti alla analisi di impianti complessi quali le centrali termoelettriche e nucleari. Il corso è inteso per acquisire la capacità ad identificare i componenti di impianto, caratterizzare la loro funzione, definire le specifiche tecniche dei componenti e sottosistemi.
Segue l'acquisizione delle abilità a progettare semplici sistemi termo-meccanici quali scambiatori di calore tra prodotti di combustione e fluidi termo vettori, bruciatori, condensatori , sistemi di movimentazione di fluidi, sistemi di regolazione. Con la terza parte del corso oltre ad acquisire alcune conoscenze di base relative ai controlli automatici, gli allievi si cimenteranno a descrivere il comportamento dinamico degli impianti. Sulla base di approfondimenti individuali e monotematici potranno dimostrare le loro capacità a comunicare quanto acquisito in forma autonoma e critica.

Si richiedono conoscenze pregresse sulle leggi di conservazione della massa, energia e quantità di moto. La conoscenza dei contenuti dei corsi della laurea in Energetica e in particolare dei corsi di Energetica e fonti rinnovabili, Uso Ottimale e sicurezza degli impianti energetici, Termodinamica applicata e trasmissione del calore, Termo fluidodinamica, Fondamenti di Macchine, Elettrotecnica/Macchine elettriche costituiscono la base culturale su cui sono innestati i contenuti del corso

1 Centrali termoelettriche
1.1 Termodinamica della combustione, combustibili fossili, combustione in presenza di dissociazioni termiche.
1.2 Movimentazione dei combustibili in centrale.
1.3 Componenti e sistemi dei generatori di vapore a combustibili fossili: camere di combustione, bruciatori.
1.4 Ceneri e loro influenza nel progetto del generatore di vapore e del suo esercizio.
1.5 Sistemi per la protezione ambientale e monitoraggio degli effluenti gassosi.

2 Centrali nucleari
2.1 Centrali nucleari ad acqua pressurizzata: componenti del circuito primario e sistemi ausiliari del reattore.
2.2 Centrali nucleari ad acqua bollente (BWR): Descrizione dell'impianto e sistemi ausiliari del reattore.
2.3 Reattori ad acqua pesante (CANDU) e Reattori a gas grafite. Cenno agli HTGR.
2.4 Sicurezza degli impianti nucleari: Principi generali di sicurezza nucleare. Difesa in profondità. Stabilità intrinseca. Ridondanza e diversificazione. Barriere di contenimento.
2.5 Classificazione dei possibili incidenti. Definizione, fenomeni aggravanti, tipologia degli incidenti negli impianti nucleari. Sistema di protezione del reattore (RPS). Refrigerazione del reattore spento. Incidenti di reattività. Incidenti di mancato raffreddamento. Incidenti di perdita del fluido termovettore (LOCA) nei PWR e BWR.
2.6 Termini di sorgente e modelli di diffusione atmosferica.
2.7 Criteri di sicurezza.
2.8 Metodi probabilistici. Valutazione deterministico-probabilistica del rischio di incidente. Livelli di PRA. Report Wash 1400.

3 Controllo degli impianti di Potenza
3.1. Problematiche di dinamica e controllo di impianti per la produzione di energia termica ed elettrica.
3.2. Controllo gerarchico e suoi livelli, funzioni di controllo automatico, supervisione e regolazione dei processi di produzione dell'energia.
3.3. Sistemi fisici, formulazione dei modelli dinamici e loro classificazione (variabili di stato).
3.4. Formulazione dei modelli dinamici in termini di funzioni di trasferimento con simulazione nel dominio del tempo.
3.5. Formulazione di sistemi dinamici: schemi a blocchi
3.6. Caratteristiche dei sistemi di controllo.
3.7.Luogo delle radici, risposta in frequenza.
3.8. Analisi di stabilità
3.9 sistemi elettromeccanici.
3.10 Sistemi termoidraulici.
3.11. Controllo di impianti a combustibile fossile e nucleare.
3.12. regolazione del carico e della frequenza

Dimensionamento di una camera di combustione e dei suoi componenti caratteristici ai fini dello scambio termico e della rimozione della potenza.
Utilizzo del Python, Cantera, MATLAB e del Simulink insieme al 'Toolbox Control' per lo studio nel dominio del tempo e della frequenza di sistemi dinamici di tipo meccanico, elettromeccanico, termo fluidodinamico.
Esemplificazione del funzionamento dei regolatori.
Visite guidate presso impianti.

M. De Salve e B. Panella, Appunti del corso.
C. Lombardi, Impianti nucleari, Città Studi, 2004.
M. Cumo, Impianti nucleari. Casa Editrice Università La Sapienza, 2008.
Babcock & Wilcox, Steam, its generation and use, Eds. Stultz and Kitto, Babcock & Wilcox Company, 1992.
T. C. Elliot, K. Chen, R.C. Swanekamp, Standard Handbook of Power Plant Engineering, Mc Graw Hill, 1997.
John J. D'Azzo, Constantine H. Houpis , Linear Control System Analysis and Design Conventional and Modern, McGraw - Hill, 3rd Edition, 1988.
A. Tewari, Modern control design with Matlab and Simulink, J. Wiley eds., 2002.
Control System Toolbox For Use with MATLAB, getting started, The MathWorks inc., 2000.
Control System Toolbox, The MathWorks inc., 2000 SIMULINK, Dynamic System Simulation for MATLAB, The MathWorks inc., 2000.

L'esame è scritto per le tre parti del corso. Nel corso dell’esame è possibile consultare solo gli elaborati/tesine assegnate. La durata è tre ore e comprende esercizi e domande di teoria per le tre parti. L’esame è considerato superato se lo studente consegue almeno 18/30 su tutte e tre le parti.