OBIETTIVI FORMATIVI

Lo scopo del corso è duplice. 1) presentare le principali proprietà fisiche delle rocce che sono di interesse nelle indagini geofisiche, nella progettazione di sistemi geotermici a bassa entalpia e nello studio della radioattività naturale e il suo impatto nella pianificazione ambientale, 2) approfondire alcuni metodi di geofisica applicata (specialmente il metodo gravimetrico) e le tecniche di analisi e di signal processing di uso comune nell'esplorazione geofisica poco profonda.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

La partecipazione alle attività formative previste (lezioni frontali, esercitazioni in laboratorio e sul terreno) consentirà allo studente di acquisire le conoscenze generali sulla petrofisica, informazioni di base sulle risorse energetiche rinnovabili e sistemi per lo sfruttamento dell’energia geotermica a bassa profondità, la radioattività naturale, utili per affrontare studi e attività professionali nel campo delle scienze della Terra e dell’ambiente e nella professione di geologo.

Nello specifico lo studente sarà in grado di:

• conoscere e descrivere le principali proprietà petrofisiche;
• identificare i parametri fisici di interesse nei diversi metodi geofisici;
• classificare le tipologie di risorse energetiche rinnovabili
• descrivere i principi base di funzionamento dei sistemi per l’estrazione calore geotermico a bassa profondità;
• interpretare i risultati delle prove in situ per la valutazione delle proprietà termo fisiche
• comprendere le problematiche legate alla radioattività naturale
• descrivere le tecniche per la quantificazione delle radiazioni ionizzanti

PREREQUISITI

Per affrontare efficacemente i contenuti dell’insegnamento sono necessarie conoscenze di base di Geofisica Applicata o Geofisica Ambientale, Geologia applicata e Idrogeologia.

MODALITA' DIDATTICHE

L’insegnamento si compone di lezioni frontali, esercitazioni teorico-pratiche in laboratorio e di terreno. Essendo previste attività per l’applicazione delle conoscenze metodologiche e teoriche acquisite, la frequenza alle esercitazioni di laboratorio e terreno  è fortemente consigliata.

Le lezioni frontali in aula sono erogate mediante presentazioni multimediali.

Le esercitazioni di laboratorio e di terreno sono mirate all’applicazione pratica delle conoscenze teoriche acquisite durante le lezioni frontali. In particolare saranno sviluppati:

• esercitazioni con strumentazione per la misura delle radiazioni ionizzanti
• visite a impianti geotermici a bassa entalpia in fase di realizzazione o in opera

Le esercitazioni di laboratorio si svolgono presso il laboratorio di Geofisica Sperimentale e Radiometria del DISTAV.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Parte 1 – Proprietà fisiche delle rocce
Porosità, permeabilità, densità
Proprietà termiche e radioattività naturale
Proprietà elettriche

Parte 2– Indagini geofisiche per sistemi a pompa di calore geotermica (GHP)
Trasmissione di calore nel sottosuolo
Equazioni generali della conduzione e della convezione
Influenza della falda nel trasporto di calore
Sonde geotermiche e prove in foro: risposta termica del terreno, resistenza termica

Parte 3 – Radiazioni ionizzanti e misure radiometriche
Equilibrio secolare radioattivo e spettrometria gamma
Contributo dei radioisotopi naturali alla dose assorbita.
Concentrazione e flusso di radon in relazione al contesto geologico

Parte 4 - Analisi del segnale
Segnali geofisici. Conversione analogico-digitale.
I segnali nel dominio delle frequenze: la Trasformata di Fourier Discreta.
Convoluzione, correlazione, coerenza, potenza.
Modelli e parametri geofisici.

Parte 5 - Metodi elettromagnetici
Le equazioni di Maxwell. L'approssimazione quasi stazionaria: equazioni di Helmholtz.
Metodi elettromagnetici a bassa frequenza. Metodi passivi. Teoria e pratica dei metodi magnetotellurico (MT) e magnetovariazionale (GDS).
Metodi attivi. Teoria e pratica dei metodi TDEM e FDEM.
Metodi elettromagnetici ad alta frequenza: il metodo GPR

Parte 6 - Esercitazioni
Simulazione tramite software di segnali MT, TDEM, FDEM e GPR per modelli assegnati
Acquisizione dati in campagna
Elaborazione dei dati acquisiti

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Tutte le slides utilizzate durante le lezioni e altro materiale didattico saranno disponibili su AulaWeb al termine di ogni ciclo di lezioni/esercitazioni di laboratorio.