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Le lunghezze d’onda comprese tra 200 e 280 nanometri, intervallo spettrale denominato UV-C, sono particolarmente adatte a debellare batteri e virus in quanto tale radiazione spezza i legami proteici e può danneggiare in modo irreversibile le catene del DNA/RNA. Sino a poco tempo fa, le sorgenti UV-C disponibili in commercio erano lampade a gas, basate tipicamente su deuterio, xenon, vapori di mercurio, o eccimeri. Queste lampade funzionano a tensioni piuttosto elevate, sono fragili e hanno tempi di accensione di diversi minuti prima di arrivare a regime ed emettere la potenza nominale. La disponibilità di LED (Light Emitting Diodes, dispositivi a stato solido) che emettono radiazione nell’intervallo dell’UV-C consente oggi di realizzare una “lampada”, basata su una matrice di tali sorgenti, che utilizza un alimentatore a bassa tensione, può essere disegnata in configurazioni geometriche adattabili ad ogni esigenza, si accende istantaneamente ed è meccanicamente molto robusta. In questo Rapporto Tecnico sono illustrati il progetto, la realizzazione e la caratterizzazione di una lampada a LED UV-C e del relativo alimentatore. È inoltre brevemente descritto un esperimento, a scopo fitosanitario, in cui tale lampada è stata utilizzata. Optical radiation with wavelengths between 200 and 280 nanometers, in the UV-C range, is particularly suitable for eradicating bacteria and viruses, as this radiation breaks protein bonds and can irreversibly damage DNA/RNA chains. Until recently, the commercial UV-C sources were gas lamps, typically based on deuterium, xenon, mercury vapor, or excimers. All of these lamps operate at quite high voltages, are fragile and require several minutes of warming up before working at full power. The availability of solid-state LEDs (Light Emitting Diodes) that emit radiation in the UV-C range allows a “lamp” to be made by assembling an array of such light sources, which uses a low-voltage power supply, can be designed in geometric configurations adaptable to any need, turns on/off instantly and is robust. This Technical Report illustrates the work done at ENEA Frascati on the design and assembly of a UVC LED lamp and of its power supply, its characterization and application to a phytosanitary experiment.

Questo Rapporto descrive le attività svolte durante la prima annualità del Piano Triennale di realizzazione 2019-2021 della Ricerca di Sistema Elettrico Nazionale, riguardanti la linea di attività 1.7 denominata “Tecnologie per la penetrazione efficiente del vettore elettrico negli usi finali”. Lo studio in oggetto è stato anzitutto indirizzato alla ricostruzione dell’assetto litologico-stratigrafico e idrogeologico dell’area del C.R. ENEA-Casaccia, attraverso il reperimento sistematico e la consultazione di tutti i dati di letteratura disponibili e delle stratigrafie dei sondaggi geognostici effettuati nel C.R. Casaccia. La valutazione geologica ha permesso inoltre di estrapolare il valore di conducibilità termica delle rocce presenti nell’area e di individuare il sito in cui insisterà il sistema di approvvigionamento del calore dal terreno, utilizzando sonde geotermiche verticali accoppiate a una pompa di calore (PdC) acqua-acqua. Successivamente, è stata condotta una simulazione dei carichi termici assumendo come target, per la sorgente terreno, la climatizzazione di un ufficio (con superficie di 140 m2 circa, situato nell’edificio F40 del C.R. Casaccia, adiacente al campo geosonde). Tramite un software dedicato è stato possibile dimensionare le sonde inserendo i valori dei carichi di picco invernali ed estivi. Si prevede di realizzare 4 pozzi, profondi rispettivamente 35 m, 50 m, 80 m e 100 m. Il campo geosonde sarà dotato di un sistema di controllo mediante fibre ottiche impiantate direttamente all’interno dei tubi in polietilene, al fine di monitorare costantemente i valori termometrici all’interno di ogni pozzo e quindi definire il campo termico, la sua evoluzione nell’arco delle stagioni, e non ultimo l’efficienza del sistema sonde-terreno nel tempo. Infine, è stato stimato il valore della potenza termica estratta durante l’inverno e stoccata in estate, il consumo energetico della pompa di calore e le emissioni di CO2 e NOX. This Report deals with the activities carried out during the first year of the 2019-2021 Three-Year Implementation Plan for National Electricity System Research, concerning line 1.7 “Tecnologie per la penetrazione efficiente del vettore elettrico negli usi finali”. First, this study was aimed at reconstructing the lithological-stratigraphic and hydrogeological structure of the area of the ENEA-Casaccia Research Centre, through the systematic retrieval and consultation of all the available literature data and the stratigraphies of the geognostic drillings carried out at the C.R. Casaccia. The geological assessment also allowed the extrapolation of the thermal conductivity value of the rocks in the area and to identify the site where the ground heat supply system will be installed, using vertical geothermal probes coupled with a water-water heat pump (HP). Subsequently, a simulation of thermal loads was conducted, assuming as the target, for the ground source, the air conditioning of an office (with a surface area of approximately 140 m2, located in building F40 of C.R. Casaccia, adjacent to the geothermal probe field). Using dedicated software, it was possible to size the probes by entering the winter and summer peak load values. Four boreholes are planned: 35 m, 50 m, 80 m and 100 m deep, respectively. The geothermal probe field will be equipped with a control system using optical fibres implanted directly inside the polyethylene pipes, to constantly monitor the thermometric values inside each well and thus define the thermal field, its evolution over the seasons, and not least the efficiency of the probe-soil system over time. Finally, the value of the thermal power extracted in winter and stored in summer, the energy consumption of the HP and CO2 and NOX emissions were estimated.

Nell’ambito del progetto TEX-STYLE– Nuovi tessuti intelligenti e sostenibili multi-settoriali per design creativo e stile made-in-Italy, finanziato nell’ambito dei Programmi Operativi Nazionali (PON 2014- 2020) FESR (Fondo Europeo di Sviluppo Regionale), è stato condotto uno studio focalizzato a delineare lo stato dell’arte esistente nel campo dei materiali impiegati come tessuti intelligenti, ovvero tessuti elettronici, e successivamente finalizzato alla selezione e definizione delle proprietà richieste a filati conduttivi da impiegare per la realizzazione di tessuti e rivestimenti intelligenti multifunzionali, integrati in prodotti innovativi che ampliano le opportunità di design creativo, massimizzando i concetti del Made in Italy. In particolare, i filati conduttivi selezionati sono state le fibre di carbonio proveniente da riciclo di materiali compositi a fine vita e/o da scarti di lavorazione, al fine di coniugare criteri di funzionalità dei materiali con il criterio di sostenibilità ambientale, promuovendo così l’impiego di materie prime seconde altrimenti destinati al confinamento in discarica. Il prodotto finale è un filato ibrido in cui la fibra di carbonio, in grado di assicurare proprietà di conduzione elettrica, affianca una fibra tradizionalmente impiegata nella realizzazione di tessuti (poliammide 6). Tale studio ha consentito di stabilire i target prestazionali da conseguire nel proseguo della sperimentazione in laboratorio, in termini di conducibilità elettrica dei filati ibridi, di densità lineare e di tenore della fibra nel filato/tessuto finale.

La spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS, X-ray Photoelectron Spectroscopy) è una tecnica impiegata per l'indagine di superfici e interfacce. La possibilità di ottenere informazioni circa la composizione elementare superficiale di un campione, anche in funzione della profondità, l’opportunità di valutare i rapporti quantitativi tra gli elementi presenti e lo stato di ossidazione dell'elemento considerato, nonché la non distruttività rendono questa tecnica particolarmente utile ed attraente per l’indagine di nuovi materiali. Lo spettrometro XPS operativo presso il Laboratorio di Spettroscopia Elettronica e Nanostrutture (FSN-TECFIS-MNF) del C.R. ENEA di Frascati è stato recentemente potenziato grazie alla sostituzione della camera di analisi e dell’analizzatore delle energie. Il nuovo analizzatore ha permesso di ridurre considerevolmente i tempi di acquisizione e di migliorare la risoluzione spettrale delle misure. Di seguito verrà brevemente discussa la tecnica e dettagliatamente descritto lo strumento. Verranno anche presentati alcuni spettri acquisiti per l’analisi di campioni di interesse per applicazioni nel settore energetico. X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) is a technique employed in surface and interface analysis. The opportunity it offers to gain information both qualitative and quantitative on the surface examined, also as a function of the depth, and to evaluate the oxidation state of the elements composing the surface is what makes this technique, along with its non-destructiveness, so attractive and useful for studying new materials. The XPS spectrometer located in the Electronic Spectroscopy and Nanostructures Laboratory (FSNTECFIS- MNF) of the C.R. ENEA in Frascati was recently upgraded by replacing the analysis chamber and the energy analyzer. The new analyzer allowed to considerably reduce the acquisition time and to improve the spectral resolution of the measurements. Below, the technique will be briefly discussed and the instrumentation will be described in detail. Also, some spectra resulting from the analysis on samples of interest for applications in the energetic field will be shown.

Questo lavoro presenta un’attività di ricerca industriale mirata all’individuazione di un’adeguata rete di ricarica elettrica finalizzata a garantire la circolazione di autovetture elettriche (ibride e non) a partire dalle aree comunali, per estendersi all’intero territorio regionale della Basilicata. È inoltre presentato uno stato dell’arte sulle infrastrutture di ricarica elettrica e sul parco degli autoveicoli elettrici su scala nazionale e regionale. In funzione dei target previsionali al 2030 definiti nel Piano Nazionale Infrastrutture per la Ricarica dei veicoli Elettrici (PNIRE) e sulla base delle stime dei veicoli elettrici del Piano Nazionale Integrato Energia e Clima (PNIEC) sia per la mobilità elettrica che per le infrastrutture di ricarica, sono stati poi individuati i criteri per un potenziamento della rete infrastrutturale di ricarica, necessario a coprire in modo più omogeneo le diverse aree geografiche nella regione Basilicata. This work presents an industrial research activity aimed at identifying an appropriate electric recharging network to guarantee the circulation of electric cars (hybrid and full electric) from the municipal areas to the entire regional territory of Basilicata. A state of the art on electric recharging infrastructures and the electric vehicles on a national and regional scale is presented. Based on the Italian targets for 2030 defined in the National Infrastructure Plan for the Recharging of Electric Vehicles (PNIRE) and based on electric vehicle forecasts in the Integrated National Energy and Climate Plan (PNIEC) for both electric mobility and recharging infrastructure, the criteria for upgrading the recharging infrastructure network necessary to cover the geographical areas in the Basilicata have been identified.

Le moderne tecnologie di acquisizione di immagini tridimensionali (3D) tramite droni, unite alla disponibilità di stampanti 3D commerciali accurate e di ampie dimensioni, aprono nuove frontiere nello sviluppo di plastici in scala che possono riprodurre fedelmente strutture architettoniche e paesaggi naturali. In questo lavoro si dimostra come il plastico di un sito archeologico, se illuminato con un simulatore solare, permette di ottenere una dettagliata analisi archeo-astronomica del sito stesso, difficilmente realizzabile in loco. Modern three-dimensional (3D) imaging technologies using drones, combined with the availability of accurate and large-scale commercial 3D printers, have opened new frontiers to the development of scaled models that can faithfully reproduce architectural structures and natural landscapes. In this paper, we demonstrate how any model of archaeological sites illuminated with a solar simulator allows for a detailed archaeo-astronomical analysis, which is difficult to achieve in situ.

Gli obiettivi di questo studio sono: 1) Studiare l’applicabilità del modello RothC per valutare il turnover del carbonio nei suoli arabili, attraverso l’applicazione a un caso studio reale (coltivazione di olive per produrre olio di oliva in un’area della Regione Lazio); 2) Valutare l’influenza di differenti pratiche agricole sullo stoccaggio del carbonio al suolo; 3) Valutare quanto lo stoccaggio di carbonio al suolo sia rilevante rispetto alle emissioni globali di gas climalteranti relative alla produzione di olio di oliva. Questo documento costituisce la Tesi di Laurea Magistrale di Cristian Soldati, laureando in Analisi e Gestione dell’Ambiente dell’Università di Bologna.

Nel 2019 e 2020 l’Istituto di Radioprotezione, tramite il Servizio Radon del Laboratorio di dosimetria, protezione da radionuclidi naturali e taratura (Bologna), ha realizzato una campagna di monitoraggio della concentrazione di radon in ambienti di vita e di lavoro in 4 Paesi Europei (Norvegia, Islanda, Italia e Svezia), nell’ambito del Progetto Europeo European Radon Measurements (EURA), a cui ha partecipato.

Il presente rapporto tecnico introduce Constance - COntrollo iNtelligente e geSTione Automatizzata per il trattameNto di aCque rEflue, un sistema brevettato da ENEA per la gestione intelligente e il controllo automatizzato di impianti di depurazione di acque di scarico, con lo studio di fattibilità e le verifiche di funzionalità effettuate in occasione della sua prima installazione in campo su un impianto di depurazione reale. Principalmente, viene rappresentata la base di conoscenza del dominio operativo, costituita dall’insieme di tutti i segnali acquisiti in campo, le relazioni esistenti tra essi e le elaborazioni necessarie al completo controllo del sistema. Constance utilizza logiche di controllo e politiche di gestione basate su tecniche di machine learning e sistemi a regole, usando unicamente segnali indiretti, quali pH e potenziale redox, misurabili con sensori affidabili ed economici, riducendo i costi di realizzazione e aumentando la robustezza del sistema. Constance garantisce un importante incremento dell’efficienza energetica del sistema di aerazione di oltre il 50% rispetto ad impianti non controllati, mantenendo un’elevata efficienza dei processi biologici, garantendo basse concentrazioni degli inquinanti allo scarico.

L’Agenzia Nazionale per le Nuove Tecnologie, l’Energia e lo Sviluppo Economico Sostenibile (ENEA) e il Ministero degli Affari Esteri e Cooperazione Internazionale (MAECI) collaborano ai fini degli adempimenti previsti dalla legge 15 dicembre 1998, n. 484, così come modificata dalla L. 24 luglio 2003 n. 197, per la ratifica e l’esecuzione del Trattato per il Bando Totale degli Esperimenti Nucleari (CTBT, Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty), con protocollo e annessi, adottato a New York dall’Assemblea Generale delle Nazioni Unite il 10 settembre 1996. Nell’ambito del Centro Nazionale Dati (NDC), il ruolo dell’ENEA consiste nel fornire supporto tecnico all’Autorità Nazionale (MAECI) nella verifica dell’applicazione del CTBT. In particolare, l’ENEA è responsabile del monitoraggio e analisi dei dati provenienti dal Sistema Internazionale di Monitoraggio (IMS) per il rilevamento di radionuclidi (particolato e gas nobili), che è una delle quattro tecnologie utilizzate per la verifica del Trattato e l’unica in grado di fornire elementi di certezza sul fatto che un test nucleare sia avvenuto o meno. Il MAECI e l’ENEA hanno collaborato su queste tematiche tramite apposite convenzioni, di cui l’attuale è entrata in vigore in data 1° gennaio 2022. Il presente documento rappresenta il primo rapporto periodico del 2023 e descrive lo stato di avanzamento delle attività previste dalla convenzione nel periodo 1/1/2023 - 31/3/2023.