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  • IPEN-DOC 28062

    KOMATSU, LUIZ G.H. . Síntese e aplicação de Óxido de Zinco e do Dióxido de Titânio como carregadores de Prata na blenda de HMSPP/SEBS visando atividade biocida / Synthesis and application of Zinc Oxide and Titanium Dioxide as Siver carrier on the blend of HMSPP/SEBS for Biocide Activity . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 101 p. Orientador: Duclerc Fernandes Parra. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-09092021-145412

    Abstract: O foco deste estudo foi realizar a síntese e dopagem do Óxido de Zinco (ZnO) e do Dióxido de Titânio (TiO2) com a Prata (Ag), visando a ação biocida de sua inserção na blenda de Polipropileno com Alta Resistência do Fundido (HMSPP) obtido por meio do processo de irradiação gama (γ) e o elastômero termoplástico Estireno-Butadieno/Etileno-Estireno (SEBS). As concentrações escolhidas para estudo foram de 0,3% e 1% de cada partícula na blenda HMSPP/SEBS. Para a realização dos testes foram obtidos filmes finos (aprox. 0,07 mm de espessura) utilizando-se o processamento no estado fundido no equipamento extrusora mono-rosca com acessório de filme. As amostras foram caracterizadas por: Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Espalhamento de Luz Dinâmico (DLS) e testes biocidas com as bactérias Escherichia coli ATCC 8739 e Staphylococcus aureus ATCC 6538 e com os fungos Candida albicans ATCC 10231 e Aspergillus niger ATCC6275, seguindo a norma JIZ 2801 e a norma INCQS 65.3210.006. Na micrografia de TEM constatou-se a presença de nanopartículas menores que 30 nm. Na superfície do filme também foi constatado a presença de aglomerados. Estes aglomerados são formados pelas nanopartículas com tamanho médio de 150 nm. Nos resultados de DRX constatou-se que os filmes de PP/SEBS/ nanopartículas retiveram as nanopartículas em função de sua concentração e corroboraram com os resultados de EDS. As nanopartículas atuaram como agente nucleante modificando a cristalinidade dos filmes conforme evidenciado por DSC. As micrografias de MEV demonstraram que as partículas de TiO2 e TiO2/Ag; ZnO e ZnO/Ag estão localizadas próximas à superfície, melhorando assim a sua possível interação com o meio microbiano. A atividade biocida avaliada nos filmes apresentou um resultado positivo , portanto satisfatório, principalmente dos filmes que possuem partículas dopadas com prata ZnO/Ag e TiO2/Ag. Identificou-se um aumento da atividade biocida dentre as concentrações estudadas, após o processo de esterilização realizado por irradiação gama. Isso pode explicar-se em razão da formação de grupos hidroxila na superfície dos filmes, a ocorrência de radiólise devido a umidade do óleo e do polímero, alteração da band-gap dos óxidos metálicos devido a incorporação da prata.

    Palavras-Chave: synthesis; zinc oxides; zinc compounds; titanium oxides; silver; organic compounds; polypropylene; melt-through; compression strength; styrene; ethylene; butadiene; mixers; films; nanoparticles; doped materials; hydroxy compounds; sterilization

  • IPEN-DOC 28061

    ULHOA, SAVIO F. . Caracterização clínica e epidemiológica da neoplasia de mama em idosas nos anos de 2015 a 2017 em um centro de oncologia do leste de Minas Gerais / Clinical and epidemiological characterizations of breast cancer on old women in years 2015 to 2017 in an oncology center in east of Minas Gerais . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 104 p. Orientador: Carlos Alberto Zeituni. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-09092021-105130

    Abstract: O câncer de mama se constitui em um grave problema de saúde pública. É a neoplasia que mais acomete mulheres, excluindo o câncer de pele não melanoma, em grande parte do mundo e a principal causa de morte por neoplasias malignas em mais de 100 países. No Brasil, segundo o INCA, a estimativa para o triênio 2000-2022 é de 66.280 casos novos, o que equivalerá a 29,7% dos tipos de câncer em mulheres. Neste contexto, este estudo teve como objetivo descrever as características demográficas e epidemiológicas de pacientes maiores de 60 anos com câncer de mama atendidos na Unidade de Oncologia da Fundação São Francisco Xavier em Ipatinga, Minas Gerais, nos anos de 2015 a 2017. Utilizou-se o modelo transversal de investigação, com abordagem e análise quantitativa dos dados. Os resultados evidenciaram que a maioria dos pacientes eram do sexo feminino (98%), tinham idades entre 60 a 70 anos (54, 9%), 143 (60,3%) se consideraram da raça parda, 144 (61%) eram casados, 118 (49,8%) tinham o ensino fundamental completo, 149 (63%) negaram tabagismo e 154 (65%) etilismo. Quanto à situação clínica, 118 (50%) pacientes estavam sem sinais de doença em atividade, o Carcinoma Ductal Infiltrante foi o tipo mais predominante, com 143 (60,3%) casos. Conclui-se que este estudo foi importante por ser o primeiro levantamento a respeito do câncer de mama em idosas realizado nesta unidade oncológica, podendo contribuir para o desenvolvimento de ações que visem melhorar as medidas preventivas, o acesso ao diagnóstico precoce, o prognóstico e a reduzir, ainda mais, a quantidade de óbitos em decorrência da neoplasia maligna da mama.

    Palavras-Chave: mammary glands; neoplasms; carcinomas; elderly people; females; females; disease incidence; epidemiology; preventive medicine; human factors engineering; data compilation; differential cross sections; research programs

  • IPEN-DOC 28060

    CAMARGO, CAMILA A.D. . Catalisadores contendo metais de transição sobre estruturas de nitrogênio e carbono para produção de hidrogênio por meio da eletrólise de água salgada / Transition metal catalysts on nitrogen and carbon structures for hydrogen production through salt water electrolysis . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 176 p. Orientador: Thiago Lopes. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-14092021-111703

    Abstract: Ao considerar a produção de hidrogênio por eletrólise, a possibilidade de estresse hídrico em algumas populações e a escassez de metais preciosos para a produção de catalisadores aparecem como futuras barreiras. O uso de catalisadores de metais não preciosos aliados à divisão direta da água do mar reduz a pressão sobre os recursos escassos. Aqui, quatro catalisadores Metal-Nitrogênio-Carbono (M-N-C) foram sintetizados com sais metálicas de Co, Fe, Ni e FeNi, com 1,5-diaminonhaptaleno como fonte de N-C. Esses catalisadores foram comparados com um N-C em branco sem metal e um catalisador comercial Pt / C. Os testes foram conduzidos em solução eletrolítica 0,5 M de H2SO4 e 0,5 M de NaCl. Os resultados mostraram atividade limitada em relação à Reação de Evolução de Hidrogênio (HER) e oxigênio (OER) em comparação com Pt/C e outros catalisadores de metais não preciosos. No entanto, apontam tendências para uma melhoria da atividade do catalisador bimetálico para HER e o uso de Co tanto no eletrólito ácido quanto no salino e como catalisador bifuncional. Mais estudos são necessários para testar a atividade específica do local ativo.

    Palavras-Chave: hydrogen production; seawater; electrolysis; carbon nitrides; sintered materials; cobalt; iron; nickel; iron alloys; catalysts; transition elements; scanning electron microscopy; voltametry; electrodes

  • IPEN-DOC 28059

    SANTOS, TAMIRIS M.R. dos . Avaliação da liberação de amoxicilina incorporada em nanopartículas de montmorilonita em compósitos à base de BisGMA/TEGDMA / Evaluation of amoxicillin release incorporated in montmorilonite nanoparticles in composites based on BisGMA / TEGDMA . 2019. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 88 p. Orientador: Duclerc Fernandes Parra. DOI: 10.11606/D.85.2019.tde-14092021-144838

    Abstract: Na odontologia materiais restauradores são utilizados em larga escala e a principal desvantagem desses materiais é a contração de polimerização. A contração de polimerização diminui a vida útil do mesmo, causando infiltrações por microrganismos e consequentemente, a cárie secundária. O objetivo deste trabalho foi avaliar um compósito nano-estruturado polimérico experimental que promovesse a liberação de fármaco de maneira controlada para fins antimicrobianos para assim, minimizar a referida desvantagem. Dessa forma, foi utilizada a nanopartícula Montmorilonita (MMT), como veículo de liberação. Após incorporação da Amoxicilida trihidratada (AMOX) na concentração de 10% em carga (10:1) nas nanopartículas de MMT, foram elaborados três grupos de compósitos experimentais. O primeiro grupo foi composto apenas pela matriz polimérica à base de BisGMA/TEGDMA (controle 1); o segundo foi composto pela matriz polimérica e 9% (em massa) de MMT, sem fármaco (controle 2); e finalmente, o terceiro grupo foi composto pela matriz polimérica e 10% (em massa) de MMT+AMOX (grupo MMT+AMOX). Ensaios para estudar a liberação de fármaco forma feitos e os métodos de caracterização usados foram: (as amostras foram coletadas e analisadas através de espectrofotometria de UV a λ=273 nm e CLAE-EM/EM), determinação de Intumescimento e Perda de Massa, Análise de Termogravimetria (TG), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Espectroscopia de Absorção na Região do Infravermelho (FTIR), Difração de Raios- X (DRX), Espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). Foram feitos quatro gráficos de liberação, dois para cada técnica, os resultados foram comparados entre si e corroboraram com a literatura. Em relação ao intumescimento dos corpos de prova, observou-se que o grupo controle foi o que apresentou o maior valor, seguido do grupo MMT e do grupo MMT+AMOX, e no que se refere à perda de massa, o grupo controle foi o que apresentou o maior valor, seguido do grupo MMT+AMOX e MMT. Os valores para o grupo imerso em solução de saliva artificial foram maiores para perda de massa e intumescimento. O perfil de decomposição térmica obtido por meio das análises de TG e DSC do composto MMT+AMOX, sugeriu que houve intercalação do fármaco entre as lamelas da nanopartícula. Por meio do FTIR, observou-se que o composto MMT+AMOX apresentou as ligações referentes a ambos os componentes e deslocamento do pico 2969 cm-1, para o pico 2953 cm-1, sugerindo incorporação da AMOX na MMT. Por meio do DRX e do SAXS, foi possível mensurar tamanho das lamelas de MMT e compará-las com o composto feito com MMT+AMOX. Os resultados obtidos mostraram maior espaçamento basal para o grupo com AMOX. Nas micrografias de MEV foi possível observar pontos de aglomeração do composto MMT+AMOX, em relação à matriz polimérica. Por meio da técnica de MET, foi possível notar as lamelas da MMT, bem como sua dispersão. Concluiu-se então que, no que se refere à liberação, o grupo MMT+AMOX apresentou maior liberação nas primeiras 48 horas. Os resultados obtidos pelo ensaio em solução de saliva e de solução tampão apresentados no presente trabalho, foram relacionados às enzimas presentes na solução de saliva artificial. Adicionalmente foi constatado que o fármaco não interferiu negativamente na estrutura do compósito, resultado observado nas análises de perda de massa, intumescimento e SAXS. Em relação às análises de FTIR, TG, DSC, DRX e SAXS os resultados apresentados sugerem que houve a intercalação do fármaco dentre as lamelas da referida nanopartícula. De acordo com as micrografias de varredura, apesar da boa dispersão observada, há pontos de aglomeração do composto MMT+AMOX. Com as micrografias de transmissão, SAXS e DRX foi possível classificar a MMT na categoria de compósitos nano-estruturados. Os resultados obtidos no presente estudo evidenciaram que as partículas de MMT podem ser utilizadas como um satisfatório veículo de liberação de fármaco em compósitos.

    Palavras-Chave: antimicrobial agentes; drugs; antibiotics; montmorillonite; clays; nanocomposites; resins; egta; glycols; polymers; teeth; cavities; biological recovery; therapy; materials testing

  • IPEN-DOC 28057

    SILVA, THALITA T. . Potencial das radiações ionizantes para reduzir a toxicidade da cianobactéria Microcystis aeruginosa / Potential of ionizing radiation to reduce the toxicity of cyanobacteria Microcystis aeruginosa . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 91 p. Orientador: Sueli Ivone Borrely. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-01092021-152710

    Abstract: As cianobactérias frequentemente são relacionadas a florações tóxicas, devida a presença de cianotoxinas: compostos biosintetizados pelas cianobactérias que possuem certa toxicidade à vertebrados e que são observadas em altas concentrações nessas florações. Atualmente, os processos convencionais utilizados para o tratamento de água não são totalmente eficazes na remoção dessas cianotoxinas quando em concentrações relativamente elevadas. Desse modo, o trabalho teve por objetivo a aplicação da radiação ionizante por feixe de elétrons no crescimento da cultura e na produção de pigmentos, eficiência na degradação de microcistinas intracelulares e extracelulares e avaliação da toxicidade da cianobactéria Microcystis aeruginosa pós irradiação para o microcrustáceo Daphnia similis e a bactéria Alivibrio fischeri. A cianobactéria M. aeruginosa suspendida em meio ASM-1 em fase exponencial do crescimento foi exposta à irradiação por feixe de elétrons nas doses entre 1 e 10 kGy. O tratamento com irradiação diminuiu o crescimento da cultura, a produção dos pigmentos fotosintéticos e MC intracelulares, enquanto que para as MC extracelulares não houve alteração na concentração média de MC total com o aumento da dose. Para a toxicidade aguda com Daphnia similis, as doses entre 3 e 10 kGy indicaram diferenças estatisticamente significativas em relação à amostra controle quando o organismo-teste foi exposto às cianobactérias cultivadas por 7 e 15 dias. A exposição dos dafinídeos ao sobrenadante da cultura de cianobactérias cultivada por 15 dias tratadas por feixe de elétrons mostrou aumento de toxicidade com o aumento da dose. Porém, não foi observado efeito agudo na exposição ao sobrenadante da cultura cultivada por 7 dias, tendo os organismos-teste sobrevivência média de 93,33% (1 kGy) e 100% (4 kGy). Para a bactéria Alivibrio fischeri, a menor toxicidade foi na exposição com cianobactérias cultivadas por 15 dias, não sendo observados efeitos na inibição da luminescência da bactéria (0%) nas doses de 3 e 5 kGy. Neste estudo, a radiação ionizante, com acelerador de elétrons, será testada como uma tecnologia alternativa para a inibição da cianobactéria M. aeruginosa e na redução de toxicidade de microcistina presente nos reservatórios de abastecimento do estado de São Paulo.

    Palavras-Chave: crustaceans; microorganisms; bacteria; sample preparation; testing; toxicity; pest control; pest eradication; water treatment; electron beam injection; augmentation; radiation dose rate ranges; equivalent radiation doses; fractionated irradiation; effective radiation doses; ionizing radiations; electron accelerator; synchrotrons

  • IPEN-DOC 28056

    REGGIOLLI, MARCIA R. . Os efeitos da irradiação sobre as especiarias / The effects of irradiation on spices . 2020. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 122 p. Orientador: Valter Arthur. DOI: 10.11606/T.85.2020.tde-01092021-144752

    Abstract: As especiarias são consideradas produtos constituídos de partes comestíveis de várias espécies de vegetais, como raízes, rizomas, bulbos, cascas, folhas, flores, frutos, sementes e talos. A irradiação de alimentos, um processo físico de emissão e propagação de energia, tem sido empregada com a finalidade de esterilizar ou preservar os alimentos a partir da destruição de microrganismos, parasitas, insetos e outras pragas. O presente estudo tem por objetivo avaliar a ação de diferentes doses de irradiação sobre as especiarias salsa, cebolinha e coentro in natura no que tange à eliminação de microrganismos e às alterações de suas características sensoriais. As especiarias foram submetidas a três diferentes doses de radiação (2,5 kGy, 5,0 kGy e 7,5 kGy), a fim de verificar qual a dose que seria capaz de esterilizar o material que apresentava contaminação microbiana elevada. Analisou-se a presença de Salmonella spp, Shigella spp e Coliformes termotolerantes e totais, conforme dispõe a legislação da Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Para análise sensorial utilizou-se os testes de aceitação e intenção de compra e a escala Just About Right (JAR) de 5 pontos. As amostras do coentro irradiado foram as que obtiveram as piores avaliações no que se refere a aceitação e intenção de compra. No tocante à impressão global, a maioria dos provadores julgou a amostra de cebolinha e de salsa dentro dos escores hedônicos de aceitação, o mesmo não ocorrendo com o coentro, que apresentou grande rejeição. Pôde-se verificar que tanto o aroma quanto a cor penalizaram a média dos escores hedônicos de aceitação de forma negativa. A dose de radiação com 5,0 kGy foi eficiente na descontaminação microbiana das especiarias estudadas. Entretanto, alterações químicas promovidas pelo processo de irradiação nas especiarias foram percebidas pelos provadores na análise sensorial. Esse fato pode ter sido agravado pela utilização de especiarias in natura com baixa tolerância às doses de irradiação aplicadas neste trabalho.

    Palavras-Chave: food processing; irradiation; gamma radiation; radurization; microorganisms; radiation doses; equivalent radiation doses; fractionated irradiation; effective radiation doses; gamma dosimetry; radiation effects; plants; spices; organoleptic properties; sensory; electron microscopy

  • IPEN-DOC 28055

    PRADO, MARILIZA C. de O. . Thermal damage and time of excision of micro and super pulsed diode lasers : an ex-vivo comparative study / Dano térmico e tempo de excisão dos lasers de diodo micro e superpulsado: um estudo comparativo ex-vivo . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 138 p. Orientador: Denise Maria Zezell. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-08092021-150518

    Abstract: Diode lasers are portable, accessible, efficient and reliable surgical units for performing surgeries and soft tissue biopsies of the oral cavity. The newer units are equipped with micro and super pulsed technologies and systems that allow the selection of different usage parameters in terms of emission mode, duty cycle, power and pulse duration. It is, however, not known which parameters or types of diode lasers produce the most intact tissue samples in the best possible surgical time. The main objective of this ex vivo study was to compare the thermal damage and the excision time of different parameters of the micro pulsed diode laser and the super pulsed diode laser. The secondary objectives were: 1) to provide practical recommendations for performing surgical excisions with diode lasers; 2) to examine possible correlations between the area and the depth of the thermal damage, as well as between the time of excision and the thermal damage. Ten groups of ten swine tongue specimens were excised (8 mm in diameter) using a surgical blade (control group: G1); micro pulsed diode laser in different emission modes, duty cycles, average power, peak power and pulse duration (G2 - 9); and the new super pulsed diode laser (G10) with the smallest single parameter recommended by the manufacturer (average power = 3.2W, peak power = 80 W, pulse duration from 10 μs to 100 ms). The wavelength of both was 940 nm. All parameters were previously measured with the power meter and activated disposable tips were discarded right after each biopsy. The area and the histological depth of the thermal damage were quantified using the NIS-Element Basic Research software (Nikon Instruments Inc), while the excision time was measured between the clamping until the total excision of the lesion. Kruskal-Wallis and Dunn's multiple comparison tests with Bonferroni correction were applied to compare the area and depth of thermal damage, as well as the time of excision between the groups. Correlations between area and depth of thermal damage and between excision time and thermal damage were examined using Spearman's nonparametric correlation coefficient. The level of significance was set at 5%. In the experimental groups (G2 - G10), the total area of thermal damage observed was smaller in the G3 group (continuous mode, average power = 1.5W; median = 0.91 mm2 ; p = 0.009). All other groups had thermal damage areas larger than 1 mm2 with G7 (pulsed mode, duty cycle = 33%, average power = 1.5W, peak = 5.4W and pulse duration of 100 μs) and G9 (pulsed mode, duty cycle = 50%, average power = 1.5W, peak = 3.6W and pulse duration = 1 ms) producing the largest damage areas (median 1.93 and 1.97 mm2 , respectively). In the multiple comparison, controlling the level of global significance, G3 presented a median area of thermal damage significantly smaller than those of G7 (p = 0.013) and G9 (p = 0.036). There were no statistically significant differences in the depth of thermal damage between the groups (p = 0.12). The median excision times of G1 (scalpel) and G10 (super pulsed) were significantly shorter than those found in the micro pulsed diode laser groups (G1 = 50; G10 = 69; G2 to G9 ranged from 142 to 238 seconds; p < 0.001). There was a direct correlation between the depth and area of thermal damage, but no correlation was found between the excision time and thermal damage. The use of the micro pulsed diode laser in continuous mode with average power = 1.5 W produced biopsies with the smallest area of thermal damage and greater tissue integrity, while the use of the super pulsed diode laser (average power = 3.2W, peak power = 80W, pulse duration from 10 μs to 100 ms) allowed faster excisions. Area and depth of thermal damage correlated directly. In clinical practice, the micro pulsed diode laser should be considered in continuous mode, at 1.5 W output power with 1.8 W peak power as the best option when aiming to achieve maximum tissue integrity. Whereas the use of super pulsed diode laser with output power = 3.2W, peak power = 80W, pulse duration from 10 μs to 100 ms, produced the best relationship between thermal damage and excision time, and is recommended when practical necessity requires rapid excisions with reasonable tissue integrity. The use of micro pulsed diode laser in pulsed emission mode with high peak power and long pulse duration should be avoided when performing oral biopsies so that tissue integrity is not compromised and hinders the histopathological analysis of the lesions.

    Palavras-Chave: diode-pumped solid state lasers; thermionic diodes; semiconductor diodes; electromagnetic pulses; internal electromagnetic pulses; pulse techniques; excision repair; animal tissues; oral cavity; damage; diagnostic techniques; biopsy; temperature dependence; thermal efficiency; penetration depth; depth dose distributions; optical depth curve; histological techniques; optical microscopy

  • IPEN-DOC 28054

    LIMA, FABIANA dos S. . Preparação e caracterização de eletrocatalisadores à base de PtBi/C, PdBi/C e PtPdBi/C para a oxidação do etanol em meio alcalino em células a combustível / Preparation and characterization of PtBi/C, PdBi/C and PtPdBi/C based electrocatalysts for ethanol oxidation in alkaline medium in fuel cells . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 109 p. Orientador: Almir Oliveira Neto. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-08092021-141651

    Abstract: A poluição ambiental e os altos custos associados ao uso de combustíveis fósseis têm motivado o desenvolvimento de fontes de energias alternativas. Neste sentido, as células a combustível são uma alternativa promissora, por possibilitar o uso de combustíveis de fontes renováveis, como o etanol, que possui um sistema produtivo bastante desenvolvido no Brasil. Entretanto, na reação incompleta de oxidação do etanol há formação de espécies intermediárias e subprodutos, que ficam adsorvidos na superfície do eletrocatalisador, causando sua desativação e consequente redução da eficiência energética do sistema; um fator limitante do processo, que pode ser minimizado com a adição de metais, como o bismuto à platina e ao paládio. Para tanto, os eletrocatalisadores PtBi/C (95:5), PdBi/C (95:5) e PtPdBi/C (90:5:5), foram sintetizados via redução por borohidreto de sódio. A atividade eletrocatalítica foi analisada via voltametria cíclica e cronoamperometria em meio alcalino em três concentrações diferentes de etanol (0,5; 1,0 e 2,0 mol.L-1) e testes em célula unitária de etanol direto. Os eletrocatalisadores exibiram um tamanho médio de partícula entre 5 a 8 nm, e os espectros de XPS apontaram que a presença de bismuto não causou mudança significativa nos valores de energia de ligação, o que sugere que não houve formação de compostos intermetálicos, em concordância com os dados obtidos de DRX, os quais, não apontaram a formação de ligas, apenas a presença de picos característicos dos metais Pt e Pd. Os resultados de ATR-FTIR mostram que a adição de Bi suprime a produção de carbonato e aumenta o rendimento de acetato independente da concentração de etanol, indicando a ocorrência preferencial da oxidação parcial do etanol. Quanto ao desempenho eletrocatalítico, os melhores resultados em densidade de corrente foram obtidos com o PtBi/C (95:5), que foi cerca de quatro vezes superior à Pt/C, portanto, os resultados sugerem que a associação do bismuto com a platina é extremamente benéfica e sua alta atividade eletrocatalítica pode ser atribuída a sinergia entre seus constituintes, considerando o mecanismo bifuncional.

    Palavras-Chave: direct ethanol fuel cells; oxyfuel combustion process; redox reactions; bismuth; platinum; palladium; sodium compounds; borohydrides; synthesis; surface properties; electrocatalysts; power potential; potential energy; voltammetry; x-ray diffraction; x-ray spectroscopy; scanning electron microscopy; mass spectroscopy; measuring instruments; renewable energy sources

  • IPEN-DOC 28053

    COUTO, CAMILA P. . The effect of hot-stamping process on the local electrochemical behaviour of the 22 MnB5 steel coated with hot-dip aluminium-silicon / O efeito do processo de estampagem a quente no comportamento eletroquímico local do aço 22MnB5 revestido com alumínio-silício por imersão a quente . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 170 p. Orientador: Jesualdo Luiz Rossi. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-08092021-103853

    Abstract: Press-hardened steel (PHS) is a strategic steel for the automotive industry. The application of this type of steel in the vehicle structure allows safety improvement, mass reduction and less fuel consumption. Due to its ultra-high-tensile strength, the PHS components are produced by means of hot-stamping process. Hot stamping is a thermo-mechanical process in which a steel blank is heated at austenitisation temperatures and then is transferred to a press tool, where the material is formed and quenched simultaneously. The steel substrate is often protected with metallic coatings prior to hot stamping to avoid its oxidation and decarburisation. Zinc and aluminium based systems are often used as coatings for automotive applications. However, for hot stamping, the hot-dip aluminium-silicon (Al-Si) system is the most widespread and used. This coating presents good corrosion and oxidation resistance at high temperatures. However, during hot stamping, the initial microstructure and chemical composition of the metallic coating changes completely due to diffusion. These microstructural and compositional changes take place in the austenitisation step. Hence, after hot stamping the whole coating layer becomes a complex multi-layered system in which the sublayers are enriched in either aluminium or iron/silicon. Consequently, the coating properties, including the corrosion properties, also change after hot stamping. However, little is known about the effect of the morphological and compositional changes of the Al-Si coating due to the thermo-mechanical process on its corrosion behaviour and performance. The different sublayers in the coating form different micro-galvanic-couplings, which can affect the global electrochemical behaviour of the system. Therefore, a detailed approach based on local electrochemical techniques was suggested to evaluate the role that each sublayer plays on the electrochemical behaviour. This work aimed at evaluating the effect of the hot-stamping process on the electrochemical behaviour of 22MnB5 coated with hot-dip Al-Si (10 % Si in mass fraction). The morphology-composition of the layered structure was obtained using field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) combined with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). Global corrosion properties were evaluated by open circuit potential (OCP), linear sweep voltammetry (LSV) and accelerated corrosion test. Nonetheless, the effect of each sublayer of the coating-steel system, on the electrochemical behaviour was investigated on a local scale by two complementary techniques: scanning Kelvin probe force microscopy (SKPFM) and electrochemical micro cell. The former was carried out in the samples' cross-section and it shows high lateral resolution, while the latter was done from the top surface in a depth profile approach. Thus, it enabled the local potentiodynamic polarisation in an isolated sublayer. The results obtained during the implementation of this work highlight the high complexity of the Al-Si coating-steel system (composed of several layers), which in turn supports the need for local investigations. The morphology and composition of the coating were shown to be greatly influenced by the hot-stamping process (parameters) and this resulted in considerable variations of the local corrosion and electrochemical behaviour of the coating-steel system.

    Palavras-Chave: electrodeposited coatings; surface hardening; surface treatments; temperature range 0400-1000 k; corrosion resistant alloys; aluminium base alloys; silicon additions; metallurgical effects; sample preparation; materials testing; surface coating; corrosion protection; corrosion pickling; electron microscopy; x-ray spectroscopy; voltametry; photon emission scanning; automotive industry

  • IPEN-DOC 28052

    BERECZKI, ALLAN . Ressonadores dinamicamente estáveis de com meio ativo birrefringente de Nd:YAG / Dynamically stable resonators with Nd:YAG birefringent active medium . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 123 p. Orientador: Niklaus Ursus Wetter. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-08092021-100924

    Abstract: Neste trabalho, que teve como objetivo o estudo do uso de meio ativo com birrefringência termicamente induzida (BIT) de Nd:YAG em ressonadores dinamicamente estáveis, foi proposto o desenvolvimento de um ressonador dinamicamente estável em anel de alta potência com a utilização de módulos laser bombeados lateralmente por diodos comerciais e com compensação de BIT, obtendo-se 55,6 W de potência na operação em frequência única com saída polarizada no modo contínuo. Esta potência, é a maior para lasers em frequência única de Nd:YAG em um único ressonador. Um cristal de triborato de lítio (LBO) foi inserido no ressonador para melhorar as características espectrais do laser por mecanismos de perdas não lineares sendo verificada a supressão dos modos longitudinais adjacentes ao modo principal, com um único pico de frequência com largura de 29 MHz. Este laser foi construído utilizando-se módulos laser comerciais possibilitando a obtenção de um sistema laser de alta potência com saída em frequência única com um baixo custo. Foram obtidos também outros ressonadores lineares com os módulos: Um laser com alta qualidade de feixe e potência de saída de 30 W contínuos e linearmente polarizado com M2=1,08, com seu melhor fator de qualidade medido de 1,02 em 24,8 W, e utilizando-se dois módulos construiu-se um ressonador com e potência de saída de 76 W linearmente polarizados com M2=1,3 e 1,1 e 100,5 W de potência com M2=1,7 e 1,9 nas direções vertical e horizontal, respectivamente. As equações de Magni para os ressonadores dinamicamente estáveis lineares [1] foram aplicadas aos ressonadores com zonas conjuntas e novas expressões foram apresentadas. As equações para os ressonadores em anel de Silvestri et al. [2] foram aplicadas para os ressonadores em anel simétricos com um par de espelhos curvos e novas expressões foram apresentadas. Em especial, mostrou-se que a largura e a posição de seu intervalo de estabilidade podem ser ajustadas de maneira independente e contínua variandose apenas as distâncias do ressonador.

    Palavras-Chave: polarization; optical properties; optical activity; solid state lasers; diode-pumped solid state lasers; thin films; light bulbs; electromagnetic pulses; neodymium; doped materials; aluminium oxides; ferrite garnets; yttrium compounds; heating systems; lenses; induction; stability; split-ring resonators; birefringence; refraction

  • IPEN-DOC 28051

    GERALDES, LARISSA L. . Eficiência da radiação ionizante na redução da toxicidade da Microcistina de Microcystis aeruginosa para Hyalella azteca / Efficiency of ionizing radiation in reducing the toxicity of Microcystin from Microcystis aeruginosa for Hyalella azteca . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 79 p. Orientador: Sueli Ivone Borrely. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-08092021-123823

    Abstract: O crescente despejo e acúmulo de matéria orgânica e nutrientes nos corpos hídricos possibilitam o processo de eutrofização. As principais causas desse enriquecimento são as descargas de esgotos domésticos e industriais sem o devido tratamento. A eutrofização pode levar a ocorrência de florações de cianofíceas, resultando em efeitos ambientais, econômicos e sociais. A ocorrência de florações de cianobactérias em corpos d'água utilizados para abastecimento humano representa riscos para a população devido à capacidade desses microrganismos de produzir metabólitos, como as cianotoxinas. Por essa razão, diversos trabalhos têm demonstrado interesse em estudar formas de minimizar a contaminação de águas por cianotoxinas. Estas toxinas são solúveis em água e não são adequadamente removidas pelo sistema de tratamento de água para fornecimento público, sendo necessários tratamentos auxiliares que possibilitem essa remoção. Para a avaliação do potencial de riscos das cianotoxinas para a biota dos reservatórios onde ocorre a floração das cianobactérias, o anfípode Hyalella azteca foi o organismo aquático selecionado para a realização dos ensaios de toxicidade. O objetivo deste trabalho foi otimizar o cultivo de Hyalella azteca em condições de laboratório e avaliar sua taxa de reprodução, a sobrevivência e a longevidade, bem como avaliar os efeitos agudos de amostras de Microcystis aeruginosa, por meio de ensaios ecotoxicológicos, empregando a radiação ionizante como tecnologia auxiliar para minimizar os efeitos das toxinas nos organismos a ela expostos. Os organismos-teste foram expostos à suspensão de cianobactérias do gênero Microcystis para avaliar a toxicidade de cianotoxinas para Hyalella azteca quando submetido a diversas concentrações de suspensão de cianofíceas em meio de cultivo ASM-1. As soluções foram irradiadas em acelerador de elétrons, e as doses estabelecidas em 2,5, 5 e 10 kGy. Em ensaios preliminares foram obtidos valores de CL50 de 3,66% para o efeito de toxicidade aguda ao ser exposto à suspensão de cianobactérias contendo Microcystis aeruginosa. Do tratamento com radiação ionizante com dose de 2,5 kGy não houve redução da toxicidade aguda para o organismo-teste. Entretanto, as doses de 5 kGy e 10 kGy reduziram a toxicidade de Microcystis aeruginosa para os organismos expostos. Foi possível observar que as concentrações-teste 10% e 20% das amostras tratadas apresentaram diminuição da toxicidade para o organismo Hyalella azteca quando comparadas a amostra não irradiada. Quando comparados os valores médios de CL50 de exposição a suspensão de cianofíceas (Microcystis aeruginosa) em meio de cultivo ASM-1 irradiado e não irradiado para Hyalella azteca é possível verificar que a solução-teste não irradiada apresentou maior grau de toxicidade (CL50 de 4,58 ± 1,47%). Esta circunstância caracteriza uma redução evidente da toxicidade da amostra, após ser submetida à radiação por feixe de elétrons. A dose de 10 kGy (CL50 de 31,01 ± 5,60%) se mostrou mais eficaz, em relação à dose de 5 kGy (CL50 de 14,55 ± 6,66%).

    Palavras-Chave: methanotrophic bacteria; photosynthesis; aquatic organisms; aquatic ecosystems; microorganisms; toxicity; acute exposure; reduction; water treatment; water quality; water supply; ionizing radiations

  • IPEN-DOC 28050

    PEREIRA FILHO, NIVALDO G. . Síntese de nanopartículas de Pt e PtRh com orientação preferencial (100) suportadas em carbono para oxidação eletroquímica do etanol e glicerol em meio ácido / Synthesis of carbon-supported Pt AND PtRh nanoparticles with (100) preferential orientation for the electrochemicaloxidation of ethanol and glycerol in acid medium . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 77 p. Orientador: Estevam Vitorio Spinacé. Coorientador: Almir Oliveira Neto. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-08092021-112424

    Abstract: A síntese dos eletrocatalisadores Pt/C e PtRh/C (20% em massa de metais) foi realizada pelo método da redução por álcool desenvolvido no IPEN-CNEN/SP. A caracterização por EDX apontou que as composições atômicas dos eletrocatalisadores ficaram bem próximas às nominais. O DRX permitiu observar uma possível formação de liga para os materiais binários e também estimar o tamanho médio de cristalito para os catalisadores sem direcionamento, o qual foi de aproximadamente 3 nm. Realizou-se ainda uma observação sobre os domínios de superfície dos eletrocatalisadores, mostrando que os materiais com orientação preferencial apresentaram domínios de superfície Pt(100) mais intensos que os demais. Imagens de MET mostraram que a maioria das nanopartículas de Pt e PtRh sintetizadas com crescimento preferencial na direção (100) possuem morfologia cúbica com tamanhos médios entre 8 e 9 nm. Pelo stripping de CO notou-se que a eletro-oxidação de uma monocamada de CO ocorre em menores potenciais para os catalisadores com orientação preferencial. Experimentos em célula unitária mostraram que os eletrocatalisadores bimetálicos PtRh/C (com ou sem orientação) apresentaram melhor desempenho para as reações propostas (EOR e GOR) e ainda que os materiais com orientação preferencial na direção (100) são bem mais ativos quando consideramos sua área eletroquimicamente ativa. Experimentos de DMS e medições de ATR - FTIR revelaram, para EOR, que os eletrocatalisadores com orientação preferencial na direção (100) levam à formação de produtos mais oxidados. Para GOR os resultados de DMS e ATR - FTIR mostraram que, assim como os eletrocatalisadores binários PtRh, os eletrocatalisadores com orientação preferencial não produziram todos os compostos investigados.

    Palavras-Chave: direct ethanol fuel cells; alcohol fuel cells; glycerol; oxyfuel combustion process; redox reactions; platinum; rhodium; synthesis; surface properties; electrocatalysts; stripping; carbonization; nuclear reactions; orientation; voltammetry; x-ray diffraction; x-ray spectroscopy; scanning electron microscopy; mass spectroscopy; infrared spectra

  • IPEN-DOC 28049

    PAULA, PAMELA P. de . Preparação e caracterização de compósitos de galato de lantânio contendo estrôncio e magnésio/galato de estrôncio / Preparation and characterization of strontium and magnesium doped lanthanum gallate/strontium gallate composites . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 68 p. Orientador: Eliana Navarro dos Santos Muccillo. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-02092021-113950

    Abstract: Neste trabalho foram preparados compósitos cerâmicos à base de galato de lantânio dopado com estrôncio e magnésio (LSGM) e galato de estrôncio (SG) pelo método convencional de reação em estado sólido. Os compostos LSGM e SG, bem como os compósitos LSGM-xSG (x = 0,5; 0,75; 1,0; 1,5 e 2,0% mol) foram caracterizados por técnicas como difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de impedância. O principal objetivo foi verificar o efeito da fase minoritária (SG) nestas propriedades. Duas composições foram estudadas:La0,9Sr0,1Ga0,8Mg0,2O3-δ (LSGM10) e La0,85Sr0,15Ga0,8Mg0,2O3-δ (LSGM15). Os resultados de estudo de sinterização revelaram que a temperatura ideal de sinterização é de 1400 ºC permitindo obter compósitos com densidades relativas elevadas (> 92%). Medidas de retração linear evidenciaram que o SG retarda a densificação do LSGM. A microestrutura dos compósitos é heterogênea, assim como a dos compostos de base (LSGM10 e LSGM15). A formação de compósitos foi evidenciada por espectroscopia de energia dispersiva acoplada à microscopia eletrônica de varredura. Os resultados de medidas de condutividade elétrica por espectroscopia de impedância revelaram que a adição da fase minoritária SG promove aumento da condutividade de volume. Esse aumento é maior para o LSGM10 e para a concentração de SG de 1% mol.

    Palavras-Chave: lanthanum; strontium; magnesium; doped materials; synthesis; chemical reactions; electric conductivity; solid electrolytes; x-ray diffraction; scanning electron microscopy; electric impedance

  • IPEN-DOC 28048

    LEANDRO, RODRIGO S.R. . Determinação das doses letais e esterelizantes para todas as fases do ciclo evolutivo do Trogoderma granarium visando o seu controle / Determination of lethal and sterilizing doses for all the phases of evoluctive cycle of Trogoderma granarium aiming at your control . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 34 p. Orientador: Valter Arthur. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-02092021-095014

    Abstract: O Trogoderma granarium é um inseto comumente encontrado em grãos armazenados e subprodutos como farinhas e farelos, é uma das principais pragas em diversos países do mundo. Em razão deste fato a pesquisa teve como objetivo determinar as doses letais e esterilizantes para todas as fases do ciclo evolutivo do T. granarium visando o seu controle. O experimento foi realizado no Laboratório de Radiobiologia e Ambiente do Centro de Energia Nuclear na Agricultura - CENA/USP. Todas as fases do ciclo de vida do inseto (ovo, larva, pupa e adulto) foram irradiadas com doses crescentes de radiação gama do cobalto-60, de: 0 (controle), 10, 20, 30, 50, 75, 100, 125, 150 e 175 Gy. Cada tratamento constou de 10 repetições com 10 ovos cada num total de 100 ovos. Já para larvas, pupas e adultos 20 por repetição 200 por tratamento. Após a irradiação os insetos foram mantidos em sala climatizada com 25±5 ºC e 70±5 % de umidade relativa. Foram feitas as avaliações a cada 7 dias por um período de até 63 dias da mortalidade dos: ovos, larvas, pupas e adultos. O delineamento estatístico experimental para cada ensaio será inteiramente casualizado. Os resultados obtidos nas avaliações foram submetidos a análise de variância pelo teste F, e a comparação das medias pelo teste de Tukey a 5%. As doses letais para ovos, larvas e pupas foram de: 30, 125 e 150 Gy e a esterilizante para adultos foi de 150 Gy. Portanto a dose recomendada para tratamento fitossanitário do T. granarium é a de 150 Gy.

    Palavras-Chave: insects; pest control; pest eradication; radiosterilization; eggs; equivalent radiation doses; fractionated irradiation; effective radiation doses; gamma radiation; gamma dosimetry

  • IPEN-DOC 28047

    SILVA, ANDRE A. . Otimização dos parâmetros de usinagem de Al2O3 e ZrO2 a verde e parcialmente sinterizados / Optimization of Al2O3 and ZrO2 machining parameters in green and partially sintered . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 125 p. Orientador: Luís Antonio Genova. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-18082021-104055

    Abstract: O processo de usinagem de peças cerâmicas sinterizadas se mostra, na maioria das vezes, inviável devido à sua alta dureza, elevada resistência ao desgaste e baixa tenacidade à fratura, se limitando a polimentos e lapidações. Uma alternativa que vem sendo cada vez mais empregada para a confecção de peças cerâmicas com geometria complexa é a usinagem dos corpos no estado a verde ou parcialmente sinterizados. O processo de usinagem sofre forte interferência das características do material (como resistência mecânica, dureza, densidade aparente), das características da ferramenta de corte (geometria da ponta, granulometria) e parâmetros de operação da máquina (como avanço e rotação da ferramenta, profundidade de corte e lubrificação). A usinagem de cerâmicas a verde ou parcialmente sinterizadas vem sendo amplamente empregada como uma etapa do processamento de peças cerâmicas, com destaque para a produção de isoladores cerâmicos de velas de ignição, e de componentes dentários a partir da usinagem por CAD/CAM de blocos de zircônia parcialmente sinterizados. Neste trabalho estudaram-se as condições de usinagem de peças de alumina, de zircônia, e de compósitos alumina/zircônia, prensadas isostaticamente, a verde ou parcialmente sinterizadas (800 a 1200 °C), empregando-se uma fresadora CNC simples e de baixo custo. Parâmetros como rotação, geometria e granulometria de ferramenta, taxa de avanço, profundidade de corte e lubrificação, pressão de compactação e temperatura empregada na sinterização parcial foram variados empregando-se o método de Taguchi de planejamento de experimentos, de modo a otimizar o processo e avaliar o efeito dos parâmetros envolvidos a partir de um número reduzido de experimentos. A influência destes parâmetros na qualidade da usinagem foi avaliada pela rugosidade da superfície usinada e pela integridade de suas bordas. Foi possível determinar um conjunto de condições relacionadas às características dos corpos cerâmicos e aos parâmetros de usinagem que permitiram obter corpos com integridade de arestas e com baixa rugosidade (Ra). A partir dos resultados pode- se confeccionar diferentes peças de geometrias complexas, com destaque para rotores de bombas rotativas.

    Palavras-Chave: milling machines; green roofs; sintered materials; hot pressing; aluminium oxides; zirconium; composite materials; ceramics; powder metallurgy; x-ray diffraction; scanning electron microscopy; thermal gravimetric analysis; statistical models; computer calculations; depth; dentistry; teeth

  • IPEN-DOC 28046

    CHIERENTIN, GABRIEL de S. . Efeito da radiação gama em propriedades nutricionais e tecnológicas de sementes de chia (Salvia hispanica L.) / Gamma radiation effect on nutritional and technological properties of chia (Salvia hispanica L.) seeds . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 84 p. Orientador: Nélida Lúcia Del Mastro. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-18082021-113506

    Abstract: A chia (Salvia hispanica L.) é uma planta nativa da região do sul do México e do norte da Guatemala, onde foi cultivada durante milhares de anos pelas civilizações Maias e Astecas. No Brasil, a chia é produzida principalmente no oeste paranaense e no noroeste do Rio Grande do Sul. As sementes de chia possuem propriedades nutricionais notáveis e o seu consumo fornece benefícios a saúde humana. Quando imersa em água, a semente de chia exsuda um gel, chamado de mucilagem de chia, composto principalmente por fibras solúveis e corresponde a cerca de 6% de sementes de chia. A irradiação de alimentos garanta a segurança microbiológica de alimentos, principalmente para longos processos de transporte, e sua aplicação pode ser de interesse para sementes de chia. O presente trabalho teve como objetivo estudar o efeito da radiação gama em propriedades relevantes de sementes de chia irradiadas sob diferentes doses. As sementes foram submetidas a irradiação em fonte de 60Co Gammacell 220, com doses de 0, 5, 10 e 20 kGy. A irradiação não afetou teores de umidade, proteínas, cinzas (foi determinado conteúdo de minerais), atividade de água e fibras totais. Houve diminuição no teor de gorduras totais e valor calórico total nas doses de 5 e 10 kGy, e diminuição no teor de carboidratos na dose de 5 kGy. Houve aumento no conteúdo de compostos fenólicos totais e atividade antioxidante pelo método DPPH na dose de 10 kGy. A mucilagem de chia apresentou comportamento pseudoplástico, onde o melhor modelo de ajuste reológico para a dose de 0 kGy foi o Lei da Potência e para as demais doses também obteve bom ajuste para Herschel-Bulkley. Não houve alteração na textura e em propriedades emulsificantes da mucilagem de chia. Portanto, a irradiação pode ser utilizada para tratamento de sementes de chia, sem causar prejuízos em relação aos atributos avaliados no presente trabalho.

    Palavras-Chave: food processing; irradiation; gamma radiation; radurization; radiation doses; radiation effects; fruits; seeds; plants; nutritional deficiency; carbohydrates; organoleptic properties

  • IPEN-DOC 28045

    HERBST, LUCAS S. . Utilização do dosimetro FRICKE GEL em medidas 3D de dose em braquiterpia / Use of FRICKE GEL dosimeter in 3D dose measures in brachytherapy . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 67 p. Orientador: Letícia Lucente Campos Rodrigues. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-18082021-135027

    Abstract: A radioterapia é uma área da medicina que utiliza a radiação ionizante para fins terapêuticos. Um tratamento de radioterapia pode ser dividido em duas modalidades: Teleterapia e Braquiterapia. A Teleterapia tange os tratamentos onde a fonte de radiação localiza-se distante do local de tratamento. A Braquiteria emprega fontes, geralmente radioativas seladas, para tratamentos bem localizados, utilizando radiações de curto alcance, com técnicas intracavitárias, intersticiais ou superficiais. Nesses casos a fonte de radiação é colocada próxima ou mesmo dentro da região de tratamento. No Brasil essa modalidade de tratamento é empregada principalmente para tumores na região da pelve, na maioria ginecológicos, devido ao alto número de casos de câncer de Colo de Útero e Endométrio, sendo as únicas regiões onde essa técnica está contemplada pelo Sistema Único de Saúde. Para o sucesso de um tratamento radioterápico é importante que a dose prescrita seja administrada de maneira correta. Erros dosimétricos ou geométricos podem comprometer o resultado do tratamento. As fontes devem ser conhecidas e caracterizadas, os aparelhos calibrados e verificados periodicamente, e os planejamentos e tratamentos devem ser feitos com boa precisão e exatidão. O resultado de um tratamento com radioterapia depende fortemente do conhecimento da distribuição de dose dentro do paciente. Com os planejamentos modernos em 3D a dosimetria puntual tornou-se obsoleta, surgindo a necessidade de uma dosimetria mais completa. Este trabalho tem por objetivo propor uma metodologia simples, prática e de fácil aplicação empregando o Gel Dosimétrico para ser empregada na medida da distribuição tridimensional da dose em braquiterapia de alta taxa de dose (HDR) utilizando a técnica de Imagens por Ressonância Magnética (MRI).

    Palavras-Chave: brachytherapy; radiotherapy; neoplasms; dose rates; radiation dose rate ranges; chemical dosemeters; polymer gel dosemeters; three-dimensional calculations; magnetic resonance; planning; image processing

  • IPEN-DOC 28037

    SILVA, BETHOVEN M. da . Aplicabilidade de curativos de hidrogel com nanopartículas de prata em queimaduras / Applicability of hydrogel dressings with silver nanoparticles in burns . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 74 p. Orientador: Ademar Benévolo Lugão. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-16072021-130005

    Abstract: Introdução: As queimaduras são caracterizadas por um tipo de ferida traumática que podem ser causadas por agentes térmicos, químicos, elétricos ou radioativos. O tratamento para essas lesões evoluiu muito ao longo do tempo, com várias opções de curativos disponíveis no mercado. Por isso, a escolha da melhor cobertura se torna um desafio. Considerando a sua importância na cicatrização e o conforto proporcionado por meio do alívio da dor, tem-se observado o uso crescente de membranas de hidrogel com nanopartículas de prata para aplicação como curativo. Objetivos: Avaliar o uso de curativos de hidrogel com nanopartículas de prata no tratamento de queimaduras. Materiais e métodos: Trata-se de um estudo do tipo série de casos clínicos com intervenção terapêutica, que avaliou o curativo de hidrogel com nanopartículas de prata produzido pelo Instituto de Pesquisa Energéticas e Nucleares (IPEN) no tratamento de lesões por queimadura no Hospital Geral de Palmas (HGP) -Tocantins. A população constou de casos com lesão por queimadura que internaram no HGP durante o período da pesquisa, que atenderam aos critérios de inclusão. Resultados: Caso 01, queimadura de 2º grau superficial na mão direita, com 2,0% de área total de acordo com tabela de Lund Browder. Foram realizados quatro curativos e o tratamento teve duração de sete dias, com alívio da dor e eliminação do exsudato. Não houve presença de odor. Caso 02, apresentando queimaduras em mão, antebraço e região anterior do braço direito, mão e antebraço esquerdo, região abdominal, região torácica anterior à direita, com porcentagem total de 14,5% de área queimada, de 2º grau mista. Foram realizados seis curativos e a duração do tratamento foi de dezesseis dias, sendo eliminados dor, odor e exsudato. Caso 03, queimadura por explosão elétrica, em antebraço e mão esquerda, antebraço direito, braço e mão direita, região torácica anterior à esquerda e pescoço. Porcentagem de 13,5% de área queimada, 2º grau mista. Nas regiões dos membros superiores o tratamento foi encerrado no quinto curativo e décimo segundo dia de tratamento, devido ao aumento na quantidade do exsudato, contraindicando as placas. Na região torácica, foram realizados sete curativos e a duração foi de quatorze dias, com tecido epitelizado em todo leito da lesão, e eliminação da dor, odor e exsudato. Caso 04 com queimadura por explosão elétrica em antebraço, braço e mão direita, com 7% de área queimada, 2º grau profunda. Foram realizados onze curativos e o tempo de tratamento foi de vinte e três dias, com epitelização do tecido e eliminação da dor, odor e exsudato. Conclusão: Os hidrogéis com nanopartículas de prata mostraram-se eficazes no tratamento de queimados, já que auxiliaram o processo de epitelização, com redução de exsudato, diminuição do odor e promoção de conforto, com alívio da dor.

    Palavras-Chave: skin; wounds; burns; therapy; bioassay; toxicity; banding; pvp; irradiation; hydrogels; membranes; nanomaterials; silver; distribution; clinical trials; patients; regional analysis; data analysis; comparative evaluations

  • IPEN-DOC 28044

    HATTORI, CAROLINA S. . Obtenção, caracterização microestrutural e comportamento mecânico de ligas de alumínio da série 7xxx extrudadas para aplicações automotivas / Manufacturing, microstructural characterization, and mechanical behavior of extruded 7xxx series aluminum alloys for automotive applications . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 127 p. Orientador: Antonio Augusto Couto. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-18082021-144545

    Abstract: Devido às legislações cada vez mais rígidas quanto a emissão de CO2, uma das opções das montadoras é a utilização de materiais mais leves. Esta questão de leveza trouxe ainda mais atenção para as ligas de alumínio que já são largamente utilizadas na indústria automotiva para diversas aplicações, principalmente as ligas tradicionais da série 5xxx e 6xxx. Diante do cenário de competitividade da indústria, faz-se necessário o desenvolvimento de ligas estruturais de alta resistência mecânica, como as da série 7XXX que são o foco deste estudo. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo a obtenção por extrusão de duas novas ligas de alumínio, 7108 e 7046, caracterizar a microestrutura em cada etapa do processo de fabricação e avaliar o comportamento mecânico em tração e em fadiga. Inicialmente, foram vazados tarugos nas duas ligas para posterior desenvolvimento do processo de extrusão, em duas geometrias diferentes de perfil extrudado, visando definir os principais parâmetros do processo e de tratamentos térmicos. As microestruturas dos perfis extrudados das ligas 7108 e 7046 são formadas por partículas de segunda fase ricas em Al-Fe-Si e precipitados finos ricos em Al-Zn-Mg dispersos em matriz de alumínio. O resultado de limite de resistência da liga 7046 apresentou um resultado 36% superior ao da liga 7108, comprovando a influência da quantidade de precipitados formados. Para a liga 7046 todos os níveis de tensão máxima tiveram um desempenho superior nas propriedades de fadiga em relação a liga 7108 e notou-se uma significativa melhoria das propriedades em fadiga em decorrência do polimento dos corpos de prova. Nas superfícies de fratura observa-se uma região de menor área de propagação de trinca e uma região mais extensa de ruptura por sobrecarga mecânica. A região de propagação de trinca é caracterizada por deformação plástica e presença de estrias perpendiculares à direção de crescimento.

    Palavras-Chave: heat treatments; aluminium alloys; zinc; power amplifiers; strength functions; microstructure; mechanical properties; crack propagation; fatigue; fracture mechanics; scanning electron microscopy; materials testing; manufacturing; fabrication; automotive industry

  • IPEN-DOC 28043

    SANTOS, RODRIGO S. dos . Caracterização de rochas vulcânicas, quanto à morfologia, distribuição interna e interconexão das suas vesículas / Characterization of volcanic rocks, regarding morphology, internal distribution and interconnection of vesicles . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 88 p. Orientador: Margarida Mizue Hamada. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-08092021-134533

    Abstract: Rocha vulcânica é a designação dada em geologia para as rochas ígneas extrusivas. Um tipo de rocha ígnea de interesse, em termos econômicos, é a vesicular, desde que o conhecimento da sua morfologia (posição, tamanho e interconecticvidade das vesículas) dessas estruturas dentro do derrame, como também, devido à possibilidade dessas rochas armazenarem fluidos (água e hidrocarbonetos). Nesse trabalho, algumas amostras de rocha vulcânica vesicular da Bacia do Paraná foram caracterizadas, visando somar informações para o conhecimento das propriedades dessas rochas como um reservatório de fluidos. Os elementos presentes nas rochas foram identificados e quantificados pela fluorescência de raios X. A petrografia foi utilizada para caracterizar aspectos como: textura, grau de cristalinidade, visibilidade, geometria, arranjo (trama), o tamanho dos cristais, preenchimento da porosidade e dos minerais secundários. A topografia e a morfologia dos minerais foram analisadas usando o Microscópio de Varredura Eletrônica (MEV). As dimensões das vesículas e a interconexão entre elas foram claramente observadas nas imagens reconstruídas das rochas medidas através de um Tomógrafo Industrial de 3ª geração de radiação gama.

    Palavras-Chave: volcanic rocks; igneous rocks; crystal structure; geothermal fluids; liquid crystals; coal liquids; distribution; petrogenesis; sample preparation; tomography; three-dimensional calculations; industrial radiography; gamma radiation; x-ray fluorescence analysis; scanning electron microscopy

  • IPEN-DOC 28038

    NIELSEN, GUILHERME F. . Texturas cristalográficas em ligas de urânio-molibdênio laminadas a quente e recozidas / Crystallographic texture of hot rolled and annealed uranium-molybdenum alloys . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. p. Orientador: Nelson Batista de Lima. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-16072021-132222

    Abstract: As ligas do sistema urânio-molibdênio têm um grande potencial para serem usadas como combustível monolítico em reatores nucleares de testes, pesquisas e também de potência de pequeno porte. A laminação e alguns tratamentos térmicos são processos normalmente usados para a produção de combustíveis monolíticos. Durante o processamento dos combustíveis monolíticos, ocorre o fenômeno da textura cristalográfica, que pode alterar suas propriedades isotrópicas. Baseando-se nesse contexto, este trabalho abordou os fenômenos de orientação cristalográfica preferencial em ligas do sistema urânio-molibdênio laminadas a quente e recozidas. As ligas fundidas no forno de indução U7,4Mo e U9,5Mo foram tratadas para homogeneização, laminadas a quente e recozidas. Nestas etapas de processo, as ligas foram caracterizadas microestruturalmente por técnicas de microscopia ótica e eletrônica. A presença de fases cristalinas e a macrotextura foi analisada por difração de raios X. A microtextura foi caracterizada por difração de elétrons retroespalhados, EBSD. As ligas no estado bruto de fusão e processadas apresentaram fase γ. A melhor condição de homogeneização foi a 1000 ºC por 5 horas. As ligas de urânio deformadas apresentaram fibras α, γ e θ. A intensidade destas fibras variou em função do grau de deformação. Foi notada que a nucleação de grãos recristalizados ocorreu em locais preferenciais. Os grãos recristalizados possuem orientação preferencial. No recozimento, foi possível verificar que a microestrutura das amostras recozidas varia de acordo com o grau de deformação e do tempo de recozimento. A deformação gerou contornos de especiais do tipo CSL (coincidence site lattice) e sua movimentação foi observada com o recozimento.

    Palavras-Chave: uranium-molybdenum fuels; uranium hexafluoride; uranium-gamma; uranium-alpha; uranium-beta; uranium base alloys; melting; vacuum furnaces; annealing; rolling; hot working; materials working; deformation; crystal lattices; nanostructures; heat treatments; recrystallization; crystallography; x-ray diffractometers; x-ray diffraction; scanning electron microscopy

  • IPEN-DOC 28042

    SILVA FILHO, JORGE C. . Síntese,caracterização e aplicação de óxido de grafeno reduzido como agente de moagem na preparação de pós TR-Fe-B / Synthesis, characterization and application of reduced graphene oxide as a milling agent in the preparation of RE-Fe-B powders . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 94 p. Orientador: Hidetoshi Takiishi. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-18082021-143557

    Abstract: O presente trabalho aborda o estudo sobre a importância tecnológica dos derivados de grafeno e sua aplicação como agente de moagem para obtenção de pós metálicos, focando na síntese do óxido de grafeno (GO) - método de Hummers modificado - na redução térmica e caracterização do óxido de grafeno reduzido (rGO). Os resultados de difração de raios X (DRX) mostraram a presença de apenas um pico em aproximadamente 2θ = 10° , o qual corresponde ao conjunto de planos de GO em (002). Pode observar-se uma diferença entre a amostra GO e as amostras rGOs após o tratamento térmico, onde a intensidade do pico e os ângulos 2θ foram deslocados, uma vez que o ângulo está entre 25 e 30° referindo-se à redução do GO. A razão de intensidade ID/IG nos espectros de RAMAN, para as amostras m16 e m21 são de 1,45 e 1,87, enquanto para o GO é de 1,36. Isso sugere que novos domínios grafíticos são formados e o número de carbonos sp2 é aumentado. Na análise de Espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), o GO apresentou 16,15% at. de sp2 , enquanto nas amostras m20 e m21, esse valor aumenta para 35,51% e 47,85% at., respectivamente. Área superficial de GO obtida a partir da Teoria de Adsorção Multimolecular (BET) é de 23 m2/g e, controlando as variáveis do tratamento térmico da área superficial dos rGOs obtidas foram de 32 à 612 m2/g. Na micrografia do Microscopia eletrônica de Transmissão (MET) foi mostrado que o rGO - utilizado como como agente de moagem - recobriu as partículas dos pós Terra rara-Ferro-Boro (TR-Fe-B). Além disso, o rGO agiu como agente lubrificante, antioxidante, não aglutinante e evitando a soldagem das partículas no pote de moagem. Este recobrimento possibilita o manuseio dos pós TR-Fe-B sem atmosfera controlada (ao ar). A inserção de rGO no processamento de pós TR-Fe-B, gerou o depósito de patente n° : BR 10 2019 016267 8.

    Palavras-Chave: chemical preparation; synthesis; chemical reactions; reduction; graphene; oxide minerals; milling; heat treatments; rare earths; iron; boron; powder metallurgy; x-ray diffraction; scanning electron microscopy; thermal gravimetric analysis; infrared spectra; fourier transformation; raman spectroscopy

  • IPEN-DOC 28041

    ZACARIAS, ENIO A. . Comparação de eficiência entre vetores contendo a sequência genômica e complementar, acrescida ou não da região downstream, do hormônio de crescimento humano na terapia gênica / Comparison of efficiency between vectors containing the genomic and the complementary sequences, with or without the downstream region, of the human growth hormone in gene therapy . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 72 p. Orientador: Cibele Nunes Peroni. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-16072021-135829

    Abstract: A deficiência de hormônio de crescimento (GHD) é geralmente tratada com injeções repetidas do hormônio recombinante. Nosso grupo tem trabalhado com uma alternativa para o tratamento padrão da GHD, utilizando um modelo de terapia gênica baseado em uma única injeção de DNA plasmidial (naked DNA) contendo a sequência genômica (gDNA) do hormônio de crescimento humano (hGH). Utilizamos uma abordagem in vivo na qual o vetor de expressão é administrado em camundongos anões imunodeficientes (lit/scid), seguido por eletrotransferência. Em estudos anteriores, obtivemos níveis elevados de hGH no soro desses camundongos (~ 20 ng/mL) com uma aproximação de crescimento em relação ao camundongo normal (catch-up growth) de ~ 70% para o peso corporal e de ~ 80% para o comprimento do fêmur, utilizando um vetor plasmidial contendo o gDNA do hGH com o promotor de ubiquitina-C. Por outro lado, em trabalho anterior tivemos uma indicação de que a sequência complementar (cDNA) poderia ter uma vantagem sobre o gDNA em nosso protocolo de terapia gênica. No presente trabalho, nosso objetivo foi realizar um estudo comparativo entre vetores contendo as sequências genômica (gDNA), complementar (cDNA) ou complementar acrescida da região 3' (cDNA 3') do hGH. Primeiro, os vetores foram analisados quanto aos níveis de expressão in vitro mediante transfecção de células HEK-293. Os níveis de hGH foram mensurados por ELISA e atingiram 20,96 ± 4,28 μg/mL para gDNA, 1,59 ± 0,42 μg/mL para cDNA e 3,13 ± 0,71 μg/mL para cDNA+3', após 72 h da transfecção. Uma segunda quantificação foi realizada por RP-HPLC e o padrão de expressão foi o mesmo da quantificação por ELISA. Em seguida, foram realizados bioensaios administrando esses vetores em camundongos lit/scid, via eletrotransferência, no músculo tibial anterior. O primeiro bioensaio foi de 7 dias e, ao final do experimento, os níveis de expressão de hGH foram estatisticamente diferentes somente entre os grupos gDNA/cDNA+3', sendo que o primeiro apresentou o maior nível de expressão. Quanto aos níveis de mIGF-1, não houve diferença estatística entre os grupos gDNA/cDNA+3', apenas esses dois em comparação com o cDNA e, mais uma vez, o grupo gDNA apresentando o maior nível de expressão. Foi realizado um segundo bioensaio, agora de 30 dias, no qual, além dos níveis de hGH e mIGF-1, também foram determinados os incrementos do peso corporal e do comprimento do corpo total, da cauda e dos fêmures. Ao final deste bioensaio, os níveis de expressão de hGH não apresentaram diferença estatística entre os grupos de DNA. Por outro lado, os maiores níveis de expressão de mIGF-1 foram obtidos nos grupos gDNA e cDNA+3'. Finalmente, as porcentagens de catch-up growth foram calculadas e os melhores resultados foram novamente para o gDNA, com variações de 16,6 a 32,4 % para os parâmetros avaliados. Esses resultados indicam, portanto, que o plasmídeo contendo a sequência gDNA é mais eficiente para o estímulo de expressão do IGF-1 e incremento na porcentagem de recuperação dos parâmetros analisados do que as outras sequências de DNA utilizadas. Em conclusão, os resultados alcançados neste projeto são opostos aos esperados por nós, pois acreditávamos que o cDNA poderia apresentar um maior nível de expressão quando comparado ao gDNA, em nosso modelo de terapia gênica. Pelo contrário, o gDNA apresentou os melhores resultados para hGH, mIGF-1 e catch-up growth, seguidos pelos grupos cDNA+3' e cDNA. O fato do cDNA+3' ter apresentado melhores resultados que o cDNA provavelmente é devido à região 3', a qual é conhecida por conter sequências que podem aumentar a eficiência da transcrição. Portanto, continuaremos a utilizar o vetor contendo o gDNA em nossos estudos de terapia gênica.

    Palavras-Chave: sth; hormones; gene therapy; stem cells; bone cells; dna; genome mutations; biological functions; molecular structure; electrical properties; in vitro; skeletal diseases; in vivo; rats; rodents

  • IPEN-DOC 28040

    MADI, LILIAN L.N. . Responsabilidade por danos causados ao meio ambiente por atividades com materiais nucleares / Liability for damages caused to the environment by nuclear material activities . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 121 p. Orientador: Gian Maria Agostino Angelo Sordi. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-16072021-134636

    Abstract: Hoje em dia muito se discute sobre questões relacionadas à preservação do meio ambiente, o que pode ser feito para melhorá-lo, o que deve ser evitado. Nessa discussão surge a questão do potencial da energia nuclear. Um deles é o potencial de geração de energia elétrica, mais barata e com menor impacto ao meio ambiente. No entanto, muito já foi visto no mundo a respeito dos danos que podem resultar de um acidente em usinas nucleares. Em caso de acidente que cause dano efetivo, seja ao meio ambiente ou à população, tanto as normas brasileiras quanto as estrangeiras preveem responsabilidade pela reparação. A Constituição Federal de 1988 determina a competência da União para explorar serviços e instalações nucleares, sendo as atividades de monopólio do Estado as atividades relacionadas aos materiais nucleares e seus derivados. Além disso, a CF/88 atribuiu responsabilidade objetiva por dano nuclear. A Convenção de Viena sobre Responsabilidade Civil por Danos Nucleares, de 21 de maio de 1963, que foi promulgada no Brasil pelo Decreto nº 911/1993, prevê que o operador é responsável por danos nucleares, no caso do Brasil, o operador de uma usina nuclear é a entidade estatal (Autarquia Federal). Assim, em casos de dano nuclear, o Estado deve ser responsabilizado objetivamente. E aqui começam a surgir questões como: O Estado é sempre responsável? Existe alguma possibilidade de exclusão da responsabilidade do Estado? O presente trabalho analisou a Constituição Federal e as normas infraconstitucionais, correlacionando a legislação nuclear e ambiental, bem como doutrina sobre o tema, na tentativa de responder a essas e outras questões, sem, no entanto, pretender esgotar o assunto. Dessa análise pôde-se concluir que as normas ambientais não podem ser aplicadas aos danos causados por materiais nucleares e que seria conveniente que a matéria fosse regulamentada como um ramo autônomo do direito.

    Palavras-Chave: atomic energy laws; national energy acts; pollution laws; public law; radiation protection laws; nuclear waste policy acts; licensing regulations; safeguard regulations; public policy; enforcement; administrative procedures; agreements

  • IPEN-DOC 28039

    FRANCISCO, LEONARDO H.C. . Desenvolvimento de materiais luminescentes de aluminato de estrôncio dopados com íons terras raras para aplicações em células solares / Development of rare-earth-doped strontium aluminate luminescent materials for solar cells applications . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 163 p. Orientador: Maria Claudia França da Cunha Felinto. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-16072021-133606

    Abstract: Atualmente, várias classes de materiais luminescentes dopados com íons terras raras têm chamado atenção devido à sistemas de conversão de energia estruturalmente construídos, capazes de estabelecer frequências específicas de absorção e emissão de luz, expondo novos materiais para potenciais aplicações na área de fotônica. Nesse cenário, este trabalho apresenta o desenvolvimento e funcionalização de materiais de aluminato de estrôncio dopados com íons terras raras sintetizados por via úmida. Os materiais preparados foram funcionalizados por síntese assistida por micro-ondas, utilizando uma combinação de aminosilanos e complexos β-dicetonatos de terras raras, a fim de aumentar sua absorção de luz e promover processos de transferência de energia. Análises por difração de raios X revelaram uma fase monoclínica característica e estável, a qual sofreu alterações significativas após processos de funcionalização. A morfologia e distribuição elementar foram analisadas por técnicas de microscopia, evidenciando alterações de superfície. Estudos espectroscópicos revelaram emissão característica na região do verde, atribuída à luminescência dos dopantes, visto que em materiais recobertos observou-se intensificação desta emissão, sugerindo interações eficientes entre os complexos β-dicetonatos, a rede de SiO2 e a matriz inorgânica. Uma maior absorção para amostras recobertas também foi observada, juntamente com o aumento do tempo de persistência de luminescência em materiais funcionalizados. É destacado que, como os materiais preparados demonstraram faixas de emissão sobrepostas à absorção máxima de corantes comumente utilizados em células solares, estes materiais aspiram aumentar a eficiência de conversão e armazenamento de energia em dispositivos fotovoltaicos.

    Palavras-Chave: photovoltaic cells; solar cells; energy conversion; rare earth complexes; doped materials; luminescent concentrators; strontium; metamict state; aluminates; silicon dioxide; microwave radiation; surface energy; surface properties; adsorption; surface ion sources; engineering; x-ray diffraction; scanning electron microscopy

  • IPEN-DOC 28036

    FERREIRA, LUCAS A. dos S. . Sinterização, microestrutura e condutividade elétrica da zircônia estabilizada com céria / Sintering, microstructure and electric conductivity of ceria-stabilized zirconia . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 76 p. Orientador: Eliana Navarro dos Santos Muccillo. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-16072021-125043

    Abstract: Materiais cerâmicos policristalinos à base de zircônia estabilizada na fase tetragonal tem sido extensivamente estudados e propostos para diversas aplicações. A zircônia contendo 12% mol em céria (12Ce-TZP) possui estrutura tetragonal e destacadas propriedades termomecânicas. Neste trabalho verificou-se o efeito da sinterização na estabilização da fase tetragonal, microestrutura e condutividade elétrica da 12Ce-TZP obtida por reação em estado sólido. As amostras foram preparadas pelo método de mistura de óxidos reagentes seguido pelos métodos de sinterização rápida e em duas etapas, além do convencional. Medidas de difração de raios X mostraram que as amostras sinterizadas convencionalmente sob diversas temperaturas foram totalmente estabilizadas na fase tetragonal, atingindo densidades relativas de até 99% da teórica. A retração linear dos compactos de 12Ce-TZP atingiu 21% até 1450 ºC, e as temperaturas de retração inicial e de taxa de retração máxima foram 1100 ºC e 1150 ºC respectivamente, determinadas por dilatometria. Amostras produzidas para a investigação das temperaturas ideais de trabalho na sinterização em duas etapas apresentaram coexistência entre as fases monoclínica e tetragonal, que foram quantificadas por meio do método dos polimorfos. Foi confirmado via microscopia eletrônica de varredura que as amostras sinterizadas em duas etapas apresentam tamanhos de grão menores que as sinterizadas convencionalmente, apesar de serem igualmente densas. O tamanho médio dos grãos foi calculado pelo método do intercepto linear. Medidas de condutividade elétrica foram feitas por espectroscopia de impedância.

    Palavras-Chave: ceramography; ceramics; materials testing; sintering; zircon; cerium; yttrium; electric conductivity; solid state physics; nanomaterials; sample preparation; x-ray diffraction; scanning electron microscopy; electric impedance

  • IPEN-DOC 28035

    SANTAELLA, CESAR R.K. . Efeito da adição de terras raras no processo de boretação do aço AISI1045 / Effect of rare earth additions in the boronizing process of AISI 1045 steel . 2020. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 188 p. Orientador: Marina Fuser Pillis. DOI: 10.11606/T.85.2020.tde-16072021-123815

    Abstract: Elementos terras raras têm sido utilizados em tratamentos termoquímicos de cementação, nitretação e boretação para acelerar a difusão. Nestes processos, cloretos de cério e lantânio são adicionados como reagentes, e a resultante difusão de elementos terras raras no substrato metálico modifica as fases e propriedades das camadas formadas. Para uma investigação mais abrangente do efeito dos elementos terras raras nos tratamentos termoquímicos de superfície, ítrio, lantânio, neodímio, samário e gadolínio foram adicionados aos reagentes do processo de boretação em granulados na forma de óxidos e nitratos. O tratamento termoquímico foi realizado em duas temperaturas diferentes, 840ºC e 900ºC e o patamar em temperatura foi fixado em 4 h. As camadas de boretos assim formadas na superfície de amostras de aço carbono AISI 1045 foram caracterizadas por meio de microscopia óptica, ensaio de microdureza, difração de raios-X, espectroscopia de emissão óptica de descarga luminescente e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X. O potencial de boro do meio boretante, modificado pela adição de elementos terras raras, foi avaliado através da análise química da concentração de boro em fitas de ferro por espectrometria de emissão óptica de plasma indutivamente acoplado. Os resultados mostraram que a adição de elementos terras raras aos reagentes do processo de boretação, tanto na forma de óxidos como de nitratos, promove aumento da difusão de boro, observável em profundidades de camada maiores na temperatura de processo de 900ºC, e em concentração maior de boro na camada, para boretação realizada a 840ºC. Nessa temperatura, foi possível constatar que a adição de nitratos de lantânio, neodímio, samário e gadolínio aos reagentes do processo de boretação não tem efeito catalisador nas reações de liberação de boro nascente para difusão no substrato de aço AISI 1045, o que sugere que os efeitos da adição de elementos terras raras sobre a difusão de boro no aço está relacionada com a formação de boretos terras raras tridimensionais nos contornos de grão, em subestruturas tubulares através das quais os átomos de boro se difundem facilmente e atingem maiores profundidades de penetração. O tipo de boreto difere entre os elementos terras raras adicionados em razão da ampla variação de raios iônicos dos elementos investigados, e para o processo de boretação realizado a 840ºC, a difusão de boro é inversamente proporcional ao raio iônico do elemento terra rara utilizado.

    Palavras-Chave: rare earths; thermochemical processes; carburization; nitrides; boron; cerium; lanthanum chlorides; yttrium; neodymium; samarium; gadolinium; alloys; diffusion; layers; formed coke processes; carbon steels; surface treatments; standardization; x-ray diffraction; x-ray photoelectron spectroscopy; glow discharges; emission spectroscopy

  • IPEN-DOC 28034

    QUEIROZ, CARLA M.S. . Preparação de catalisadores Pt/CeO2 via método de redução por álcool para a oxidação preferencial de monóxido de carbono em misturas ricas em hidrogênio (PROX-CO) / Study of the preparation of Pt/CeO2 catalysts via alcohol-reduction method for the preferential oxidation of carbon monoxide reaction under hydrogen-rich stream (CO-PROX) . 2020. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 213 p. Orientador: Estevam Vitorio Spinacé. DOI: 10.11606/T.85.2020.tde-16072021-114142

    Abstract: O interesse pela produção e purificação do hidrogênio tem aumentado nas últimas décadas, particularmente porque este importante insumo pode ser utilizado para geração de energia limpa e sustentável, via tecnologia de células a combustível. No entanto, para o emprego nesses dispositivos de conversão de energia, é imprescindível que o hidrogênio utilizado seja de altíssima pureza. Dentre os contaminantes presentes no gás hidrogênio, destaca-se o monóxido de carbono, que envenena os eletrodos do sistema de célula a combustível, levando a desativação e consequente perda de sua eficiência. Para purificação do hidrogênio, um dos processos mais promissores refere-se à oxidação preferencial do monóxido de carbono catalisada (PROX-CO), pois promove a remoção de CO para níveis menores que 100 ppm. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo estudar o desempenho de catalisadores de Pt/CeO2, Pt-Fe/CeO2, Pt-Sn/CeO2 e Pt-Ru/CeO2 destinados à reação de PROX-CO, preparados através do método de redução por álcool, que consiste na preparação de dispersões coloidais de nanopartículas, numa única etapa de síntese, apresentando tamanho e distribuição bem uniformes. Este é um método bastante promissor, amplamente utilizado para preparação de eletrocatalisadores para aplicações em célula a combustível, mas que ainda não está relatado na literatura como método de síntese de catalisadores destinados à reação de PROX-CO. Os catalisadores estudados foram caracterizados através de técnicas de espectrometria dispersiva de raios X, difração de raios X, microscopia eletrônica de transmissão e redução com hidrogênio à temperatura programada. Os desempenhos catalíticos foram avaliados na reação PROX-CO, conduzidos em pressão atmosférica e temperaturas variando desde ambiente até 150 °C. Os resultados revelam que os catalisadores de Pt-Fe/CeO2 apresentam-se como os mais promissores para purificação de correntes ricas em hidrogênio via reação de PROX-CO.

    Palavras-Chave: platinum; cerium alloys; catalysts; oxidation; iron alloys; tin alloys; ruthenium alloys; carbon monoxide; hydrogenation; streams; selective catalytic reduction; alcohols; processing; alcohol fuel cells; electrochemical cells; x-ray diffractometers; x-ray diffraction; scanning electron microscopy

  • IPEN-DOC 28033

    SOUSA JUNIOR, ADERSON R. de . Avaliação de dose em radiologia diagnóstica pediátrica / Dose evaluation in pediatric diagnostic radiology . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 90 p. Orientador: Letícia Lucente Campos Rodrigues. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-15072021-163406

    Abstract: De acordo com o relatório do Conselho Nacional de Proteção Radiológica (NCRP, 2004), nos Estados Unidos foi registrado um aumento médio anual nas exposições médicas de 0,6 mSv/ano para 3 mSv/ano entre os anos de 1987 a 2006. No Brasil, vem crescendo a taxas próximas de 10% ao ano, e os exames de diagnóstico por imagem, segundo dados do DATASUS, tiveram acréscimo de 45,27% entre dezembro de 2000 a 2006 (SOARES, 2011). As crianças são mais sensíveis à exposição à radiação e por terem maior expectativa de vida, têm maior chance e risco de manifestar as consequências dessa exposição ao longo de suas vidas. "Este trabalho tem por objetivo geral a identificação e avaliação da dose entregue aos pacientes em radiografia médica, em exames de tórax pediátrico na faixa etária de um a cinco anos", conforme termos adotados pela ANVISA, Ministério da Saúde e OMS. Para isso, foi desenvolvido um objeto simulador de polimetilmetacrilato (PMMA), especialmente projetado para avaliação da dose de radiação em paciente pediátrico. Para as avaliações foram utilizados dosímetros termoluminescentes (TLD) de CaSO4:Dy (sulfato de cálcio dopado com disprósio), desenvolvido pelo Laboratório de Materiais Dosimétricos do IPEN/CNEN (FORNER, 2019), e seguidos os procedimentos do Comitê de Avaliação de Serviços de Ensaio e Calibração - CASEC (IRD, 2001). As exposições com raios X foram efetuadas em um Serviço Público Municipal de Pronto Atendimento (PA), situado no Município de Cotia, fora do IPEN, parceiro do trabalho.

    Palavras-Chave: pediatrics; children; diagnosis; radiotherapy; radiology; nuclear medicine; polyacrylates; pmma; radiation injuries; radiation detection; radiation detectors; thermoluminescent dosemeters; dosimetry; absorbed radiation doses; effective radiation doses; equivalent radiation doses; genetically significant dose; clinical trials; patients; occupational exposure; regional analysis

  • IPEN-DOC 28032

    CASTRO, MAYSA C. de . Desenvolvimento de um sistema dosimétrico de referência para feixes laboratoriais de tomografia computadorizada / Development of a dosimetric reference system for laboratory computed tomography beams . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 124 p. Orientador: Linda Viola Ehlin Caldas. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-15072021-162151

    Abstract: Um dos fatores que mais estão ligados à radiação ionizante é o seu uso na prática médica (exames de diagnóstico, tratamentos e proteção radiológica). Os exames de tomografia computadorizada (TC) são os responsáveis pela maior dose recebida pelos pacientes. Portanto, é importante que os equipamentos estejam calibrados; a dosimetria destes feixes é realizada utilizando uma câmara de ionização do tipo lápis com comprimento de volume sensível de 10 cm. Para este tipo de feixe não existe um sistema padrão primário, então o intuito deste trabalho foi o estabelecimento de um sistema de referência para o Laboratório de Calibração de Instrumentos (LCI) do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN), São Paulo, fazendo uso de uma câmara de extrapolação, para feixes de raios X de tomografia computadorizada. A caracterização desta câmara foi realizada e os resultados obtidos encontram-se dentro dos limites recomendáveis internacionalmente, exceto para o teste de dependência energética como já era esperado; as taxas de kerma no ar também foram determinadas para os feixes de radiação utilizados, portanto foi necessária a determinação de alguns fatores de correção obtidos experimentalmente e por meio de simulações computacionais utilizando o código MCNP5 (Monte Carlo). Neste trabalho, foram ainda caracterizadas duas câmaras de ionização do tipo lápis com 10 cm e 30 cm de comprimento de volume sensível e os resultados obtidos encontram-se dentro dos limites recomendados internacionalmente. Todas as câmaras de ionização também foram testadas no laboratório padrão primário National Physical Laboratory (NPL), Inglaterra, e os resultados foram comparados com os obtidos no LCI, estando em concordância. Finalmente, foi possível o estabelecimento de um sistema de referência utilizando uma câmara de extrapolação para feixes laboratoriais de tomografia computadorizada. Utilizando este sistema foi possível calibrar a câmara do tipo lápis padrão do laboratório e a comparação com o certificado não ofereceu uma diferença relevante, visto que essa câmara foi calibrada há onze anos atrás.

    Palavras-Chave: calibration; computerized tomography; dosimetry; extrapolation chambers; ionization chambers; laboratories; radiation metrology

  • IPEN-DOC 28031

    FAUSTINO, MAINARA G. . Qualidades das águas urbanas : caracterização do escoamento superficial urbano quanto à ocorrência espacial e sazonal de multitraçadores / Urban waters qualities: characterization of urban runoff as to the spatial and seasonal occurrence of multi-tracers . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 189 p. Orientador: Maria Aparecida Faustino Pires. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-15072021-160209

    Abstract: O escoamento superficial, proveniente de águas pluviais, é considerado uma fonte de poluição difusa e seu estudo pode auxiliar no saneamento das áreas urbanas. O presente estudo avaliou o fenômeno do first flush, que indica se a taxa de emissão mássica é maior durante as primeiras porções de escoamento do que durante sua última porção, por meio de determinações da concentração dos metais e elementos-traço, nas formas totais e dissolvidos, carbono orgânico total e ensaios de ecotoxicidade aguda com Daphnia similis, além dos parâmetros físico-químicos (pH, temperatura, condutividade, oxigênio dissolvido e sólidos totais) em amostras de água provenientes do escoamento superficial em uma área urbana - São Paulo/Brasil. O estudo foi conduzido em uma rede de drenagem urbana, área de circulação e estacionamento, do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN, localizado no campus da Cidade Universitária Armando de Salles Oliveira (CUASO) da Universidade de São Paulo - USP. A coleta das amostras foi realizada com um amostrador integrado de 4 (estágios), em diferentes sazonalidades, verão e inverno de 2017 e primavera, verão, outono e inverno de 2018, em quatro pontos distintos. A determinação dos metais e elementos-traço (Al, Sb, B, Cd, Ca, Ce, Pb, Cu, Cr, Sr, Fe, In, La, Mg, Mn, Mo, Ni, K, Na, Si, Ti, Th, U e Zn) foi realizada utilizando os métodos de Espectrometria de Emissão Óptica com Plasma de Argônio (ICP OES) e Espectrometria de Massas com Plasma de Argônio (ICP-MS). A qualidade dos resultados analíticos foi avaliada pela análise de materiais de referência certificado. Seus resultados de desvio padrão relativo e de erros relativos foram inferiores a 15% para a maioria dos elementos. Os resultados demostraram uma diminuição da concentração dos metais e do teor de sólidos em função do fluxo de água pluvial coletado no amostrador integrado. Corroborando com a literatura, indicando que a taxa de emissão mássica (first flush) ocorre nas primeiras porções de escoamento. Os ensaios mostraram teores não significativos de toxicidade. Com a análise de ACP foi possível verificar as principais influências de contaminantes, como tráfego de carros, deposição atmosférica e matéria orgânica e foi possível concluir que as águas de escoamento superficial provenientes da água de chuva, coletada na área do Campus, não interferem de forma significativa nos recursos hídricos da região.

    Palavras-Chave: runoff; rain water; variations; climate models; seasons; urban areas; water pollution monitors; sample preparation; structural chemical analysis; content analysis; metals; toxicity; trace amounts; icp mass spectroscopy; certification; inspection; quality control; multivariate analysis

  • IPEN-DOC 28030

    KUMMER, KARINE . Estudo pré clínico de cicatrização de feridas com curativos de hidrogel com nanoprata em ratos / Pre-clinical study of wound healing with hydrogel dressings with nanosilver in rats . 2019. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 71 p. Orientador: Ademar Benévolo Lugão. Coorientador: José Roberto Rogero. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-14072021-161733

    Abstract: OBJETIVO: Comparar o processo de cicatrização de segunda intenção de feridas cutâneas em ratos Wistar considerando a eficácia de curativos de hidrogel com nanoprata. METODOLOGIA: Estudo experimental com 69 ratos Wistar machos, jovens com idade entre 90 e 120 dias. Os animais foram distribuídos em três grupos que receberam tratamento com curativo de hidrogel, e hidrogel com 22ppm e 44ppm de nanoprata, sendo o curativo trocado a cada 48 horas. Foi realizada a remoção de aproximadamente 2cm2 de pele e tecido subcutâneo do dorso dos animais, que receberam os tratamentos sendo eutanasiados com 24 horas, 3 dias, 7 dias, 14 dias, 21 dias e 30 dias. O projeto foi aprovado no CEUA FAPAC/ ITPAC PORTO sob número 006/2017. As peças de pele retiradas foram submetidas à procedimentos de rotina para blocagem e histotécnica. Os cortes histológicos foram analisados qualitativamente a fim de avaliar comparativamente a estrutura do tegumento epitelial e dérmico no grupo controle e experimental com o programa Past. Os resultados quantitativos utilizou-se como análise estatística ANOVA e Kruskal-Wallis com nível de significância de 95%. RESULTADOS: Com 24 horas de tratamento os indicadores de atividade inflamatória e área de colágeno foram significativamente maior no grupo controle bem como a neovascularização, quando comparado com os dois grupos de tratamento com a prata. Nos tempos de 3, 7 e 14 dias não houve diferenças estatísticas entre os tratamentos utilizados. Com 21 dias todas as lesões já estavam cicatrizadas por completas com espessura da epiderme variando em torno de 100μm; e as amostras tratadas com 44ppm de prata expressaram média maior que os outros tratamentos de maneira estatisticamente significativa. Após 30 dias observou-se que os três grupos comportaram-se de maneira parecida (médias pouco discrepantes) nos três parâmetros analisados: formação de colágeno, espessura da epiderme e contagem do número de vasos. Entretanto, o teste ANOVA mostrou que o grupo controle apresentou maior espessura de epiderme que os demais grupos, com um nível de significância (p = 0,043). E o tratamento com 44ppm de prata mostrou melhor resultado na formação de colágeno. CONCLUSÕES: O curativo é transparente, mantem o meio úmido, não adere no leito da ferida e é de fácil remoção e acompanhamento. Houve controle inflamatório das lesões tratadas com curativos com nanoprata em 24 horas de uso. Em 21 e 30 dias o tratamento de hidrogel com 44ppm de nanoprata mostrou maior expressividade em colágeno e formação de novos vasos sanguíneos, mostrando melhor resultado tardio na cicatrização que os demais tratamentos. Todas as lesões cicatrizaram por completo, sem diferença de tempo, mostrando que os curativos com prata propiciaram o processo de cicatrização em segunda intenção de feridas não infectadas, em dorso de ratos.

    Palavras-Chave: animal tissues; skin diseases; healing; wounds; subcutaneous injection; epithelium; epidermis; nanomaterials; silver; hydrogels; in vivo; rats; rodents; histological techniques; data covariances; statistical models; systems analysis

  • IPEN-DOC 28029

    LIMA, GEAN B. de . Índice z, ferramenta para a garantia da qualidade de resultados analíticos em análise por ativação neutrônica / Z-score, a tool for quality assurance of analytical results in neutron activation analysis . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 131 p. Orientador: Edson Gonçalves Moreira. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-14072021-160645

    Abstract: Com a difusão da norma ABNT NBR ISO/IEC 17025, a necessidade de implantação de sistemas de gestão da qualidade em laboratórios químicos tornou-se indispensável. Diante disso, a utilização de materiais de referência certificados (MRC) e materiais de referência (MR) se tornou fundamental na validação de métodos, controle de resultados analíticos e demonstração da cadeia de rastreabilidade metrológica. No entanto, uma questão importante é como um laboratório analítico deve utilizar os resultados de medição que produz a partir dos MRC. MRC são fundamentais para se avaliar a veracidade de métodos analíticos, porém a veracidade não é uma grandeza e, portanto, não pode ser expressa numericamente. O erro relativo porcentual, o índice z e o erro normalizado são algumas formas de quantificar a veracidade. Neste estudo, foi definido como material de partida as dissertações de mestrado e teses de doutorado desenvolvidas no Laboratório de Análise por Ativação (LAN) do IPEN - CNEN/SP, no período de 2006 a 2019. Nesse período, os pesquisadores do LAN orientaram 53 dissertações e 23 teses, num total de 76 documentos. Verificou-se quais trabalhos possuem dados disponíveis para a realização dos cálculos, visando o comparativo de resultados. Da quantidade total de trabalhos analisados, 22 apresentaram dados possíveis de serem utilizados para o propósito deste trabalho. Com a finalidade de comparar métodos e testar cálculos distintos, foi elaborada uma planilha utilizando o Microsoft Office Excel 2016 utilizando os critérios definidos neste trabalho. De forma conjunta com a planilha, foi desenvolvida uma plataforma online para a realização de tais cálculos, que pode ser acessada pelo endereço: <http://slan.pythonanywhere.com//>

    Palavras-Chave: neutron activation analysis; hot labs; certification; licensing; performance testing; quality assurance; standards; computer codes; data covariances; errors; statistics

  • IPEN-DOC 28028

    FONTES, ERIC H. . Estudo experimental e teórico da oxidação eletroquímica do etanol em meio alcalino por eletrocatalisadores core-shell Au@Pd/C e Pd/C / Experimental and theoretical studies of ethanol oxidation in alkaline medium by core-shell Au@Pd/C and Pd/C . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 183 p. Orientador: Almir Oliveira Neto. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-14072021-154529

    Abstract: O aumento na atividade catalítica da oxidação do etanol trará benefícios na performance de Células a Combustível Direta a Álcool, mas para que isso ocorra, a clivagem da ligação C-C associada aos processos de desidrogenação do etanol se faze necessário. Existe ainda uma lacuna no desenvolvimento de eletrocatalisadores que possuem essa habilidade, no entanto, as nanopartículas do tipo core-shell são fortes candidatas a promover novas propriedades eletrônicas que facilitam essa clivagem. A técnica de Espectroscopia Raman permitiu observar efeitos físicos característicos de nanopartículas de Au@Pd, e, juntamente com a DFT possibilitou identificar ligações híbridas Pd-C para Pd/C. A técnica de DRX permitiu observar a presença da estrutura cristalina dos eletrocatalisadores, no entanto, não foi possível observar variações nos parâmetros de rede. As técnicas TEM e STEM possibilitaram identifcar dispersões e deposições das nanopartículas metálicas sobre o suporte de carbono. As técnicas de STEM, Nano-ESD e core level XPS reveleram a presença da estrutura core-shell Au@Pd suportada em Carbono e que posteriormente foi comprovada por um método desenvolvido nesta tese. Além disso, as técnicas core level XPS e Nano-EDS revelaram respectivamente uma espessura do shell de 2,74 nm e 2,56 nm o que corresponde a uma espessura de 12 ML. Já a técnica de core level XPS para Au@Pd/C, revelou também uma homogeneidade na distribuição da composição ao longo da superfície, enquanto que diferentes estados de oxidação do Au não foram observados. Já a composição atômica ao longo da superfície do eletrocatalisador Pd/C variou em cerca de 30% relativo ao próprio material. A técnica de depth profiling XPS permitiu obter informações sobre a composição e os estados de oxidação ex situ em função da profundidade dos eletrodos, enquanto que a técnica de XPS de banda de valência permitiu obter informações experimentais da densidade de estados dos eletrocatalisadores e compará-los com as densidades de estados obtidos por DFT. Os resultados eletroquímicos foram promissores para o eletrocatalisador Au@Pd/C devido à elevada produção de dióxido de carbono. A produção de dióxido de carbono foi favorecida nos ânodos à base de Au e Pd devido a estabilidade da espécie CO, menor ativação para a clivagem da ligação C-C e menor Δ Greação (via DFT). Os resultados de DFT e VBXPS foram contrários ao previsto pela Teoria do centro da banda-d, no entanto, foram condizentes com o modelo de Anderson-Newns-Grimley. Além disso, o modelo ANG (englobando a descritor εμ) descreveu corretamente a interação metal - metal e metal - adsorbatos. Por Fim, o mecanismo de oxidação do etanol em meio alcalino foi incompleto, paralelo e com uma predominância de espécies C1 para os eletrocatalisadores Au@Pd/C.

    Palavras-Chave: alcohol fuel cells; direct ethanol fuel cells; direct methanol fuel cells; palladium complexes; catalyst supports; carbon; electrocatalysts; electrochemistry; fourier analysis; fourier transform spectrometers; fourier transformation; x-ray diffraction; optical depth curve; x-ray spectrometers; photon emission; scanning electron microscopy; transmission electron microscopy; transmission electron microscopy; electrodes; oxidation; field theories

  • IPEN-DOC 28027

    BEZERRA, ANDRE de S. . Caracterização dos pacientes portadores de câncer de próstata, atendidos em hospital de referência do estado do Tocantins : aptos à braquiterapia? / Characterization of patients with prostate cancer, seen at a referral hospital in the state of Tocantins - able to brachytherapy? . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 53 p. Orientador: Carlos Alberto Zeituni. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-14072021-153508

    Abstract: A observação e identificação dos fatores preditores de resultados e morbidade são essenciais na seleção ideal de pacientes que podem utilizar a braquiterapia como modalidade de tratamento do câncer de próstata. É capaz de melhorar o controle tumoral, aliviar os sintomas associados à doença e, com isso, melhora a qualidade de vida de pacientes. O estado do Tocantins não oferece essa modalidade terapêutica, disponibiliza apenas tratamento por cirurgia, terapia hormonal ou radioterapia externa convencional, sem conseguir atender toda a demanda. O objetivo desta pesquisa é analisar a população de pacientes portadores de câncer de próstata atendidos no Hospital Geral Público de Palmas no ano de 2015, verificar quantos estariam aptos à braquiterapia e analisar o impacto caso ela pudesse ser ofertada. O método empregado foi quantitativo, com as características de uma análise retrospectiva, transversal e descritiva. Realizado na maior unidade de saúde estadual, o Hospital Geral Público de Palmas, apesar de suas grandes dimensões, convive com os principais problemas do Sistema Único da Saúde, como superlotação e desabastecimento. Verificou-se que a maior parte dos pacientes atendidos correspondia à idade de 70 a 79 anos, perfazendo um total de 45%. Predominantemente eram do estado do Tocantins, mas alguns moravam em outros estados (Pará). Os dados relacionados ao escore de Gleason mostraram que houve uma predominância dos níveis 6 e 7, indicando tumores de grau baixo/intermediário. Os pacientes analisados apresentaram estadiamento predominante II e III do CaP, e que 36,11% deles estavam aptos à braquiterapia. A aplicação deste método impactaria positivamente reduzindo a demanda por leitos, internações e consultas ambulatoriais, possibilitando mais 52 dias/leito disponíveis ao HGPP ao ano, reduziria os custos com tratamento fora de domicílio, permitiria a reabilitação precoce, além de contribuir para a descentralização do serviço.

    Palavras-Chave: neoplasms; prostate; tumor cells; brachytherapy; iodine 125; radiotherapy; internal irradiation; external irradiation; human populations; pathological; epidemiology; statistical data; compiled data; comparative evaluations

  • IPEN-DOC 28026

    GOMES, ALISSANDRA de M. . Eletrotransferência do gene do hormônio de crescimento de camundongo associada à administração de células-tronco mesenquimais em modelo murino de osteogênese imperfeita / Electrotransference of the mouse growth hormone gene associated with the administration of mesenchymal stem cells, in a murine model of osteogenesis imperfecta . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 131 p. Orientador: Cibele Nunes Peroni. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-14072021-145052

    Abstract: Ensaios pré-clínicos e clínicos de terapia gênica e terapia celular vêm sendo desenvolvidos e aplicados de forma bastante promissora, ao longo das últimas décadas, frente à procura pela cura ou pela melhora efetiva de diversas desordens genéticas. Nosso grupo de Terapia Gênica do Centro de Biotecnologia, do IPEN, possui ampla experiência na entrega in vivo de DNA plasmidial contendo os genes do hormônio de crescimento humano (hGH) e murino (mGH) para o tratamento de camundongos GH-deficientes, desenvolvendo protocolos que apresentaram resultados bastante relevantes nos últimos 10 anos. Diante disso, neste trabalho propomos uma abordagem inédita baseada na associação entre a terapia gênica in vivo e o transplante alogênico de células-tronco mesenquimais para o tratamento da osteogênese imperfeita (OI) em um modelo murino, o camundongo oim. A principal característica da OI é a fragilidade óssea causada, principalmente, pelas mutações nos genes que sintetizam ou processam o colágeno tipo I, e nos genes responsáveis pela maturação dos osteoblastos. Inicialmente, nós avaliamos duas linhagens de células-tronco mesenquimais (CTMs), extraídas de dois tecidos diferentes, medula óssea (CTM-MO) e tecido adiposo (CTM-TA), a fim de compreender quais das duas melhor exerce um papel osteo reparador sobre os fêmures de camundongos oim. Estas células foram aplicadas localmente através dos côndilos femorais dos camundongos oim, previamente irradiados. O bioensaio para comparação entre essas duas células apresentou resultados positivos em relação à ação das CTM-TA sobre a melhora da qualidade óssea dos fêmures destes animais, através da dosagem da cadeia αII (I) do colágeno tipo I, e sobretudo pelos resultados significativos (P < 0,05) obtidos na avaliação biomecânica. Desta forma, esta linhagem foi escolhida para o bioensaio de avaliação pré-clínica, associando o transplante alogênico destas células à eletroporação do gene do mGH. As técnicas utilizadas foram baseadas em protocolos pré-clínicos realizados por nosso grupo de terapia gênica, tanto para a melhora fenotípica de modelos GH-deficientes, quanto para a de camundongos oim heterozigotos. Os resultados revelaram que a associação entre a terapia gênica in vivo e o transplante das CTM-TA foi estatisticamente significativa (P < 0,05) em relação ao controle negativo para praticamente todos os parâmetros avaliados, mostrando que estas células possuem sua atividade reparadora, possivelmente, potencializada pela super expressão do mGH. Coletivamente, os dados encontrados neste trabalho abrem novos horizontes para o entendimento da ação das CTM-TA na reparação tecidual, assim como o papel anabolizante do GH sobre a melhora do fenótipo da OI tipo I.

    Palavras-Chave: sth; hormones; gene therapy; stem cells; bone cells; fibroblasts; proteins; biological functions; molecular structure; electrical properties; magnetic fields; cobalt 60; carbon dioxide fixation; skeletal diseases; adenovirus; in vivo; rats; rodents

  • IPEN-DOC 28025

    VARGAS, DOUGLAS D.T. . Desenvolvimento de modelo de gestão da qualidade de produto e processo produtivo de placas cerâmicas / Development of a quality management model of product and productive process of ceramic tiles . 2007. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 165 p. Orientador: Claudio Rodrigues. DOI: 10.11606/T.85.2007.tde-14072021-141456

    Abstract: A placa cerâmica é um material que faz parte da cadeia produtiva da construção civil destinada a revestir pisos e paredes de ambientes residenciais, comerciais e industriais. A indústria brasileira de placas cerâmicas destaca-se no cenário nacional e internacional, e em 2006 foi a terceira maior produtora mundial. As empresas brasileiras investem continuamente na modernização do parque industrial, no aumento da produtividade, na fabricação de novos modelos, na diversificação de tamanhos e na melhoria da qualidade buscando satisfazer as exigências do consumidor. A disputa pelo mercado fez com as empresas adotassem diferentes estratégias para conquistar o consumidor. De um modo geral, as empresas que utilizam o processo de moagem via úmida adotaram a estratégia de diferenciação do produto e as empresas que utilizam a moagem via seca a estratégia baseada em custos. De acordo com o Código de Defesa do Consumidor as placas cerâmicas devem atender a norma técnica NBR 13818 de 1997, editada pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), que estabelece as especificações que o produto deve cumprir. No presente trabalho foi desenvolvido uma proposta de modelo gestão da qualidade para a indústria cerâmica constituída dos principais requisitos que interferem na qualidade do processo de fabricação e do produto que contribua para o atendimento das especificações da norma técnica. Foi realizada uma avaliação preliminar da qualidade de placas cerâmicas fabricadas no Brasil para determinar o grau de conformidade em relação à norma técnica NBR 13818:1997. O modelo de gestão foi aplicado em empresas fabricantes de placas cerâmicas para avaliar as práticas de gestão da qualidade, identificar oportunidades para a melhoria e verificar os resultados na qualidade do produto. Verificou-se que a implantação do modelo de gestão contribuiu para que as empresas fabricantes de placas cerâmicas aperfeiçoassem os controles internos nas matérias-primas e processos produtivos, padronizassem a execução das atividades de fabricação e melhorassem o treinamento do pessoal.

    Palavras-Chave: ceramics; coatings; walls; buildings; floors; ceramics industry; domestic supplies; construction; standardization; production; knowledge management; milling; water supply; drying; separation processes; quality control; consumer products; consumer protection

  • IPEN-DOC 28024

    SILVA, NATALIA F. da . Desenvolvimento e caracterização de um detector do tipo TH-GEM para metrologia das radiações ionizantes / Development and characterization of a TH-GEM based detector for ionizing radiation metrology . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 107 p. Orientador: Linda Viola Ehlin Caldas. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-14072021-123833

    Abstract: O campo de detectores gasosos microestruturados representa atualmente um setor de tecnologias em crescimento dinâmico, entre as quais os detectores do tipo TH-GEM (THick Gas Electron Multiplier ) estão em destaque para uso em larga escala e aplicações generalizadas. As variações de detectores neste conceito têm sido utilizadas para dosimetria para diversos tipos de feixes de radiação e na produção de imagens. Com o intuito de contribuir com essa linha de pesquisa, o objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um protótipo com características adequadas para metrologia das radiações ionizantes de baixas energias (feixes padronizados de mamografia). Este estudo foi pautado em simulações para otimização das condições de detecção e do detector, construção de um protótipo e na sua caracterização experimental. Determinou-se, por simulação de Monte Carlo, a influência de cada componente do detector do tipo TH-GEM na energia depositada no volume sensível, obtendo-se os valores de 0,09% para o invólucro, 0,01% para a placa coletora e 44% para a placa de amplificação. A espessura de 6 mm de alumínio para a blindagem foi obtida para uma eficiência de 99%. A placa de amplificação construída consiste em uma placa de circuito impresso perfurada em um padrão hexagonal, com orifícios de (0,254 ± 0,021) mm de diâmetro e (1,11 ± 0,12) mm de distância entre eles. A placa de amplificação foi submetida à caracterização elétrica onde foram obtidos os valores de (15,3 ± 0,4) GΩ para resistência e de (65,3 ± 1,7) pS para condutância. Para a caracterização experimental o detector do tipo TH-GEM foi preenchido com a mistura de Ar/CH4 na concentração 90/10. Foram obtidos experimentalmente valores para o ganho efetivo de 1,45 ± 0,10, 1,60 ± 0,10, 1,90 ± 0,12 e 2,20 ± 0,10 para as diferenças de potenciais aplicadas à placa de amplificação de 200 V, 300 V, 400 V e 450 V respectivamente. Além disso, foi possível verificar um comportamento linear da resposta do detector com a variação da corrente no tubo de raios X.

    Palavras-Chave: beams; computerized simulation; dosimetry; electron multipliers; mammary glands; monte carlo method; radiation detectors; radiation metrology

  • IPEN-DOC 28023

    DANTAS, ANA C.B. . Análise de sensibilidade em códigos de desempenho de combustíveis nucleares / Sensitivity analisys in nuclear fuel performance codes . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 78 p. Orientador: Antonio Teixeira e Silva. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-14072021-114644

    Abstract: Para o licenciamento de reatores nucleares é essencial que sejam apresentados cálculos e evidência experimental comprovando que sua operação obedece à normas de segurança impostas pelos órgãos reguladores. Este trabalho se propõe a efetuar uma análise de sensibilidade e quantificação de incertezas sobre o código TRANSURANUS adaptado para o uso do revestimento de aço inoxidável AISI-348 em varetas de combustível de um reator PWR, permitindo identificar quais os dados de entrada mais relevantes aos modelos do TRANSURANUS, bem como um intervalo de confiança para os resultados obtidos. A análise foi feita através da amostragem por métodos de Monte Carlo, onde os dados de entrada referentes à geometria e composição da vareta de combustível apresentam uma distribuição normal truncada nas tolerâncias de fabricação. Os valores aleatórios gerados foram usados como dados de entrada do TRASURANUS e, após múltiplas execuções, os resultados do TRANSURANUS referentes à temperatura central do combustível, pressão interna da vareta e deformação do revestimento foram usados para a obtenção do intervalo de confiança e a realização de uma análise de sensibilidade por decomposição da variância.

    Palavras-Chave: nuclear fuel; fuel management; spent fuel elements; production; fuel rods; cladding; surface coating; stainless steel-348; pwr type reactors; activation analysis; accuracy; performance; sensitivity; data covariances; computer codes

  • IPEN-DOC 28022

    PIRANI, DEBORA A. . Resinas de troca iônica e materiais nanoestruturados aplicados no tratamento de efluentes de urânio / Ion exchange resins and nanostructured materials applied to the treatment of uranium effluents . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 99 p. Orientador: Marycel Elena Barboza Cotrim. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-14072021-110940

    Abstract: Os inúmeros processos do ciclo do combustível nuclear além de produzir os materiais de interesse, geram efluentes contendo urânio em concentrações suficientemente elevadas que impedem que se descarte diretamente na rede de coleta de esgotos. Devido ao seu comportamento químico, o urânio estará presente em solução aquosa predominantemente como íon uranila, UO22+ (UVI). Na presença de ânions como SO42-, Cl-, PO42- e CO32- o íon uranila formará outros complexos aniônicos. Técnicas como a extração por solvente, co-precipitação, troca iônica e separação por membranas são usadas para a separação do urânio em solução aquosa. O objetivo deste trabalho é separar o urânio em concentrações da ordem de 100 mg L-1 presentes em soluções aquosas e avaliar a adequação de materiais nanoestruturados e/ou trocadores iônicos no tratamento de efluentes contendo esse metal. Para remover o urânio de efluentes foram utilizadas duas técnicas: troca iônica e adsorção em quitosana depositada sobre nanopartículas de magnetita. Na técnica de troca iônica avaliou-se as resinas Dowex 1-X8 e IRA 910. Utilizou-se uma coluna de 2 cm de diâmetro empacotada com 30 mL de resina. Foram realizados quatro experimentos variando o pH (3, 5, 7 e 8). O experimento realizado com pH 8 apresentou melhores resultados para remoção de urânio. Houve uma eficiência de remoção de 99,99%, diminuindo o teor de urânio da solução de 163 para 0,02 mg L. As amostras foram analisadas por Espectrometria de Emissão Óptica com Fonte de Plasma de Argônio, ICP-OES e por Espectrometria de Massas com Fonte de Plasma de Argônio, ICP-MS. As nanopartículas de magnetita revestidas com quitosana foram preparadas em quatro etapas: a obtenção das nanopartículas de magnetita por precipitação simultânea dos íons férrico e ferroso em pH 11; o preparo da solução acética de quitosana e a obtenção do revestimento das partículas de magnetita por quitosana. As nanopartículas foram posteriormente caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Transmissão, MET, e por Difratometria de Raios X, DRX.

    Palavras-Chave: aqueous solutions; chitin; fuel cycle; ion exchange; magnetite; nanoparticles; nuclear fuels; transmission electron microscopy; uranium; x-ray diffraction

  • IPEN-DOC 28021

    MARCELO, LARISSA A. . Caracterização da união por brasagem MIG entre o aço endurecido na estampagem a quente (PHS) e o aço carbono (CR4) utilizando ensaios metalográficos e mecânicos e por correlação de imagens digitais (DIC) / Characterization of the MIG brazing joint between heat strengthened steel (PHS) and carbon steel (CR4) using metallographic and mechanical tests and by digital image correlation (DIC) . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 99 p. Orientador: Cristiano Stefano Mucsi. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-14072021-105705

    Abstract: A busca em fabricar veículos cada vez mais sustentáveis e seguros, por conta da crise dos recursos naturais e a preocupação com a segurança veicular, fez crescer o uso de novos matérias e métodos de conformação e união dos componentes da carroceria. As propriedades da coluna B determinam a segurança dos passageiros em caso de colisão lateral. A coluna B é constituída por materiais diferentes, e por isso, necessitam de uma técnica de reparo com a mesma qualidade da fabricação das montadoras. Assim, o objetivo do presente trabalho é realizar a caracterização mecânica da união entre o aço 22MnB5 endurecido na estampagem a quente e o aço CR4, pela brasagem MIG com adição do arame Cu-Si e o gás de proteção argônio. Os materiais utilizados foram, amostras do aço 22MnB5 revestidas por Al-Si e CR4 revestido por zinco. A união foi realizada a partir de dois projetos de corpo de prova, nomeados de furo regular circular e furo oblongo regular. Os ensaios realizados (dureza Vickers, metalografia e tração), se enquadram na norma AWS A5 C3. 3-2008. Os resultados obtidos, demonstraram uma queda na resistência mecânica na zona termicamente afetada pelo calor do aço 22MnB5 e sugere-se problemas no reaquecimento da região que apresentou mudanças na microestrutura. Porém no ensaio de tração com a técnica de correlação de imagens digitais (DIC), as propagações das trincas e as fraturas ocorreram no material de base CR4.

    Palavras-Chave: hardening; steels; sample preparation; shape; materials working; hot working; brazing; aluminium alloys; silicon alloys; chromium alloys; welding; gas metal-arc welding; argon; shielding; performance testing; sintering; correlations; digital systems; image processing

  • IPEN-DOC 28020

    CORREIA, RUANYTO W. . Análise da pureza radioativa de iodo-125 produzido no reator nuclear IEA-R1 pelo método de espectrometria gama e comparação com a exigência internacional / Analysis of radioactive purity of iodine-125 produced in the nuclear reactor IEA-R1 by the gamma spectrometry method and comparison with the international requirement . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 53 p. Orientador: Carlos Alberto Zeituni. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-14072021-104200

    Abstract: Com a finalidade de otimizar a produção, a irradiação e a quantificação de iodo-125 utilizado na confecção de sementes de iodo para braquiterapia, uma metodologia teórico-experimental foi aplicada baseada no procedimento proposto por COSTA, O. L., 2015, em que iodo-125 é obtido via ativação neutrônica no reator nuclear IEA-R1 a partir da irradiação de xenônio-124 encapsulado em compartimentos de alumínio. Após todo o preparo das amostras seguindo o processo descrito, iniciou-se o processo de irradiação sob o fluxo de nêutrons da ordem de 1013 nêutrons.cm-2.s-1 por diferentes períodos de tempo. Foram irradiadas seis cápsulas (duas contendo Xe-124 natural e quatro contendo Xe-124 enriquecido 99,9%) a fim de comparar a atividade total produzida variando o parâmetro de enriquecimento da amostra. Depois de serem irradiadas, as capsulas foram abertas e lavadas em meio alcalino aquecido para extração do iodo depositado nas paredes internas. As soluções geradas foram armazenadas em diferentes frascos padrões de acrílico, nomeadas e quantificadas via espectrometria gama com Detector de Germânio Hiperpuro (HPGe ORTEC modelo GEM-C5970-B) para determinação da pureza do radionuclídeo de interesse. Para calibração do HPGe foi aplicada uma metodologia experimental utilizando uma fonte de calibração certificada de bário-133 com atividade bem conhecida em que as eficiências dos fotopicos energéticos foram medidos entre 0 - 667 keV. As curvas de eficiência foram determinadas para uma faixa de energia que cobrissem toda a região de interesse espectral para o iodo-125 e seus subprodutos gerados na reação nuclear, além disso, elas foram construídas para diferentes distâncias da janela do detector e dimensões do frasco padrão de análise. No processo de ativação, iodo-126 foi formado como subproduto indesejado, esse radionuclídeo foi quantificado e sua atividade determinada. Finalmente, foi possível determinar a pureza radionuclídica do iodo-125 e compará-la com as exigências internacionais de qualidade que regulam a produção de medicamentos radioativos.

    Palavras-Chave: ge semiconductor detectors; gamma dosimetry; gamma spectroscopy; radiopharmaceuticals; iodine 125; iodine 126; xenon 124; barium 133; brachytherapy; radiotherapy; isotope ratio; isotope applications; isotope production reactors; iear-1 reactor; coefficient of performance; efficiency

  • IPEN-DOC 28019

    SILVA, RODRIGO P. da . Desenvolvimento de membranas não fluoradas a base de PBI para aplicação em células a combustível de etanol direto de alta temperatura / Development of non-fluorinated PBI-based membranes for application in high temperature direct ethanol fuel cells . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 96 p. Orientador: Elisabete Inácio Santiago. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-18082021-145926

    Abstract: A maioria das células a combustível de membrana de troca protônica (PEMFC) utiliza o Nafion® como eletrólito. Como possui um mecanismo de condução de prótons dependente de moléculas de água, estas células têm uma temperatura de operação limitada até 80°C. O aumento da temperatura de operação de uma célula PEMFC é desejado devido à contribuição da temperatura na aceleração das reações eletroquímicas, que são processos termoativados. Neste contexto, as membranas PBI (polibenzimidazol) dopadas com ácido fosfórico têm sido consideradas um polímero base bastante promissor para eletrólitos sólidos operantes em alta temperatura, devido à combinação de condução de prótons satisfatória em condições de baixa umidade relativa e excelente estabilidade térmica. No entanto, membranas baseadas em PBI apresentam algumas desvantagens, tais como lixiviação do ácido (veículo condutor), diminuição de sua resistência mecânica, permeabilidade aos combustíveis utilizados em PEMFC operante em alta temperatura (HT-PEMFC), permitindo que uma parte migre do ânodo para o cátodo da célula (crossover) e diminuindo assim a eficiência e o desempenho global do dispositivo. Neste contexto, o objetivo do trabalho foi o desenvolvimento e otimização de membranas compósitas a base de PBI e óxido de silício (SiO2), que além de atuar como reforço mecânico, pode contribuir na mitigação do crossover e, dessa forma, se apresentar como uma alternativa ao Nafion como eletrólito sólido em células a combustível de etanol direto de alta temperatura (HT-DEFC). Nesse sentido, membranas puras de PBI e compósitos PBI-SiO2 com diferentes frações de SiO2 (2,5%, 5%, e 10%) foram sintetizadas e caracterizadas por Raman, termogravimetria, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de impedância eletroquímica. Por fim, as membranas foram avaliadas em protótipos de HT-DEFC a 180°C após parametrização e otimização dos componentes dos conjuntos eletrodos-membranas (MEA). Ainda, eletrocatalisadores anódicos baseados em Pt/C, PtSn/C e PtRu/C foram estudados com o objetivo de avaliar o efeito da natureza do catalisador no desempenho de HT-DEFCs.

    Palavras-Chave: electrocatalysts; direct ethanol fuel cells; proton exchange membrane fuel cells; high-temperature fuel cells; electrodes; fuel assemblies; pbi; silicon oxides; mechanical properties; optimization; raman spectroscopy; electric impedance; thermal gravimetric analysis

  • IPEN-DOC 28018

    MIRANDA, ANA C.C. . Desenvolvimento de radioimunoconjugados como agentes teranósticos baseados no anticorpo monoclonal anti-HER2 (trastuzumabe) : influência dos agentes quelantes e dos radionuclídeos nas propriedades biológicas / Development of radioimmunoconjugates as theranostic agents based on the anti-HER2 monoclonal antibody (trastuzumab): influence of chelating agents and radionuclides on biological properties . 2020. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 165 p. Orientador: Elaine Bortoleti de Araújo. DOI: 10.11606/T.85.2020.tde-23062021-162032

    Abstract: O câncer de mama é a segunda maior causa de mortalidade no mundo. Os tumores HER2 positivos ocorrem em 20 a 30% dos casos de câncer de mama e podem ser caracterizados como sendo o segundo pior prognóstico em relação aos demais subtipos. Constitui um indicador de comportamento clínico mais agressivo e com pior resposta às terapêuticas convencionais. Nesse contexto, o desenvolvimento de técnicas de imagem não invasivas utilizando anticorpos monoclonais (AcM) é um campo em rápido desenvolvimento. Devido à elevada afinidade pelo receptor HER2, o AcM humanizado trastuzumabe tem sido alvo de estudos de radiomarcação com o intuito de radioimunodiagnóstico (RID) e radioimunoterapia (RIT). Levando-se em consideração a possível influência dos agentes quelantes bifuncionais, da razão molar anticorpo:quelante e dos radionuclídeos, nas propriedades físico-químicas e biológicas do radioimunoconjugado (RIC), este trabalho teve por objetivo desenvolver e comparar o potencial teranóstico do trastuzumabe-DTPA-111In e do trastuzumbe-DOTA-177Lu. Os resultados evidenciaram que os diferentes agentes quelantes, razões molares e radionuclídeos não influenciaram nas seguintes propriedades: integridade e estabilidade dos imunoconjugados; processo de radiomarcação e estabilidade dos RICs, estabilidade em soro, ligação às proteínas séricas, internalização e imunorreatividade. Em contrapartida, observou-se influência no caráter lipofílico dos RICs, na ligação às células que expressam receptores HER2, no perfil de biodistribuição e na captação tumoral. Estes dados permitem concluir que, em nível nacional, o trastuzumabe-DTPA-111In e o trastuzumabe-DOTA-177Lu é um par teranóstico com potencial aplicação em futuros estudos clínicos (RID e RIT) de cânceres que superexpressam receptores de HER2, em especial, o câncer de mama.

    Palavras-Chave: neoplasms; mammary glands; tumor cells; irradiation procedures; indium 111; lutetium 177; radioisotopes; radiopreservation; monoclonal antibodies; chemotherapy; drugs; injection; patients; clone cells; hybridomas; radioimmunoscintigraphy; radioimmunotherapy; radioimmunodetection; biological recovery; chelating agentes; stability; testing; in vitro; in vivo; animal tissues; rats

  • IPEN-DOC 28017

    TERRA, BRUNA M. . Caracterização da etapa de estabilização do processo produtivo de fibra de carbono a partir de poliacrilonitrila utilizando algoritmos inteligentes / Characterization of polyacrylonitrile thermal stabilization process for carbon fiber production using intelligent algorithms . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 86 p. Orientador: Roberto Navarro de Mesquita. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-23062021-144310

    Abstract: Nos últimos anos, os materiais compósitos vêm expandindo, cada vez mais, sua aplicação em diversos segmentos, e em especial, os materiais compósitos poliméricos reforçados com fibra de carbono, demonstram ser um material estrutural de elevado desempenho que combina baixa massa específica e estabilidade mecânica. A produção de fibra de carbono, utilizando a poliacrilonitrila como precursor, possui diversas etapas em sequência: polimerização, fiação, estabilização térmica, carbonização e tratamento superficial. Em função da elevada duração e da importância das reações que ocorrem durante a estabilização, esta é considerada a etapa mais crítica do processo, na qual ocorre a formação do anéis aromáticos que influenciam diretamente na estrutura final da fibra de carbono e, consequentemente, na qualidade deste material. Visando otimizar o desenvolvimento deste material, bem como obter a redução do custo de produção, o presente trabalho realizou a modelagem computacional da etapa de estabilização térmica utilizando algoritmos inteligentes. Para obter o modelo, foi realizada uma prévia análise qualitativa utilizando as variáveis de processo e de qualidade dos materiais envolvidos na produção destas fibras. Esta análise inicial utilizou Mapas Auto-Organizáveis, a qual baseia-se em um treinamento não-supervisionado desta rede neural artificial. Posteriormente, foi utilizado treinamento supervisionado em uma rede neural feed-forward com retropropagação (backpropagation) para a análise quantitativa. A partir destas análises, foi possível simular a etapa de estabilização térmica de uma planta, em escala laboratorial, de produção de fibra de carbono, obtendo-se resultados com erros relativos de 2,98±0,01% e 2,48±0,02% para os parâmetros de Densidade Volumétrica e do Índice de Conversão por Espectrometria por Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), quando comparados com os resultados experimentais.

    Palavras-Chave: graphite; production; mechanical properties; stability; thermal testing; stabilization; calorimetry; organic nitrogen compounds; composite materials; polymerization; nitriles; neural networks; artificial intelligence; algorithms; compactification

  • IPEN-DOC 28016

    ALVES, NATHALIA Z. . Estudo in vitro para determinação de protocolo de irradiação para remoção de facetas cerâmicas em esmalte dental com laser de Er,Cr:YSGG / In vitro study to determine the irradiation protocol for removing ceramic veneers in dental enamel with an Er,Cr:YSGG . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 121 p. Orientador: Denise Maria Zezell. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-16062021-160748

    Abstract: A reabilitação estética por meio de facetas cerâmicas tornou-se prática frequente nas clínicas odontológicas. Contudo sua substituição, por diversos motivos, pode-se fazer necessária O uso do laser pode facilitar essa remoção quando necessária. Este trabalho tem como objetivo elaborar um protocolo para remover facetas cerâmicas sem causar danos à estrutura pulpar através da avaliação da irradiação com laser de Er,Cr:YSGG pulsado, bem como analisar se estes parâmetros causam alguma alteração morfológica, química ou óptica nos prismas de esmalte e se o aumento de temperatura ultrapassa 5,5 °C e 11 °C, valores esses que poderiam gerar danos a polpa e aos ligamentos periodontais, respectivamente. Na primeira parte do experimento foram preparados 180 fragmentos de dentes humanos que foram distribuídas aleatoriamente em 12 grupos experimentais (N=15), sendo 6 grupos irradiados e 6 grupos controle. Para a colagem das facetas cerâmicas de dissilicato de lítio com 0,7 mm utilizamos três diferentes cimentos resinosos (Variolink Veneer, RelyX U200 e RelyX Veneer). O cimento Rely X U200 não é um cimento resinoso preconizado pelo fabricante para s cimentação de facetas, mas mesmo assim o utilizamos, para remover quaisquer dúvidas relacionadas à alteração morfológica ocorrida no esmalte devido ao condicionamento ácido. O laser de Er,Cr:YSGG (2,78 μm) foi usado em dois protocolos de irradiação: 3,5 W; 48,14 J/cm2; 20 Hz, sem contato e 3,0 W de potência média; 40J/cm2 de densidade de energia e taxa de repetição de 20 Hz, sem contato e após a irradiação realizamos cisalhamento em todas as amostras. As análises morfológicas, ópticas e elementares do esmalte foram realizadas antes da cimentação e após a remoção, utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV), tomografia de coerência óptica (OCT) e espectroscopia de fluorescência de raios X de energia dispersiva (EDS). Na segunda parte do experimento foram utilizados 60 dentes humanos (incisivos inferiores) e estes foram distribuídos aleatoriamente em 12 grupos experimentais (N=5), sendo 6 grupos irradiados a laser e 6 grupos controle (remoção com instrumento rotatório diamantado), nos quais realizamos a análise de temperatura durante a remoção das facetas por ambos os métodos. O nível de significância estatística adotado foi de 5%. As medidas por EDS, após a remoção das facetas, revelaram um aumento significativo na quantidade de silício e carbono, bem como uma diminuição no conteúdo de cálcio e fosfato. A análise morfológica mostrou alteração dos prismas do esmalte nos grupos no quais foram utilizados os cimentos RelyX Veneer e Variolink Veneer, sendo esta alteração não decorrente da irradiação com laser. Apesar de não observamos alterações morfológicas nos prismas de esmalte, ocorreu aumento no coeficiente de atenuação óptica em dois grupos. Para avaliar o tipo de fratura que ocorreu no momento do cisalhamento, utilizamos as imagens geradas pelo MEV em um aumento de 50X e realizamos um teste de concordância intra-avaliador, Kappa = 0,951, e observamos que nos grupos com irradiação a laser de 3W as fraturas foram predominantemente do tipo adesiva. Nos grupos com irradiação a laser de 3,5W as fraturas foram predominantemente do tipo coesiva e nos grupos controles observamos uma variação entre os 3 padrões de fratura variando confirme o tipo de cimento resinoso, sendo que nos grupos CRU3 e CRU3,5 nenhuma fratura coesiva ocorreu. A análise de temperatura constatou que o uso de instrumento rotatório diamantado apresentou valores estatisticamente maiores quando comparados com a remoção a laser. Conclui-se que o laser de Er,Cr:YSGG é eficaz para remover laminados de dissilicato de lítio sem causar danos aos prismas de esmalte.

    Palavras-Chave: dentin; teeth; dentistry; layers; coatings; ceramics; coherent radiation; lasers; in vitro; thermal analysis; shear; microhardness; performance testing

  • IPEN-DOC 28015

    SOBREIRO JUNIOR, ADALBERTO R. . Desenvolvimento de um plano preliminar de descomissionamento de um navio com uma planta de potência nuclear embarcada / Development of a preliminary proposal for a nuclear power-plant ship decommissioning . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 100 p. Orientador: Delvonei Alves de Andrade. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-16062021-154737

    Abstract: Para reduzir as emissões de gases do efeito estufa por navios mercantes, o emprego de energia nuclear seria uma opção viável, porém o descomissionamento traz custos elevados os quais impactam a viabilidade econômica. A experiência da Marinha Americana indica que o custo de um descomissionamento, depois de estabelecido um processo bem definido, é próximo de 25% do custo do reator, porém a experiência da Marinha Britânica, que protelou o descomissionamento, salienta um custo muito maior, ou seja, um bom planejamento reduz custos e atrasos. Portanto, é importante desenvolver uma boa política de reciclagem após a inativação do navio com uma usina nuclear. O objetivo deste trabalho é propor um método de descomissionamento para navios com propulsão nuclear através de pesquisas trazendo a experiência e feedback de outros países sobre esse assunto. Além de um processo enxuto de descomissionamento que atende as normas vigentes, este trabalho identificou requisitos de projeto e de base que trariam benefícios econômicos a um empreendimento nuclear. O potencial máximo de ganho com a adoção do método proposto e o atendimento dos requisitos identificados seria de 10,3% de economia sobre o preço da tarifa da energia vendida ao consumidor. No entanto, existem custos adicionais no projeto, cuja estimativa, às vezes, é de difícil obtenção.

    Palavras-Chave: mobile reactors; ship propulsion reactors; nuclear facilities; nuclear engineering; decommissioning; regulations; multilateral agreements; nuclear ships

  • IPEN-DOC 28014

    SCHENEMANN, GISIELE . Avaliação da concentração de metais, elementos terras raras e traço presentes em perfis de sedimentos em reservatórios, estado de São Paulo / Metal, rare earth and trace elements evaluation in sediment profiles of reservoirs, São Paulo state . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 218 p. Orientador: Déborah Inês Teixeira Fávaro. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-16062021-153140

    Abstract: No presente estudo, perfis sedimentares dos reservatórios Taiaçupeba e Billingsbraço do Ribeirão Taquacetuba, inseridos na UGRHI-6; o reservatório do Córrego Marinheirinho, na UGRHI-15 e o reservatório do Lobo-Broa, UGRHI-13, foram avaliados. Os perfis sedimentares foram coletados nos anos de 2016 e 2017 pela CETESB, a diferentes profundidades e fatiados a cada 2,5 cm in situ. Elementos maiores, traço e terras raras (ETR - Ce, Eu, La, Lu, Nd, Sm, Tb e Yb) foram determinados pela técnica de Análise por Ativação Neutrônica Instrumental (INAA). A determinação da concentração de metais e semimetais (Al, As, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Ni, P, Pb, Sc e Zn) foi realizada pela CETESB, pela técnica de espectrometria de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES). A avaliação da qualidade dos sedimentos em relação aos metais tóxicos Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Ni e Zn e metaloide As, foi feita pela comparação aos valores guias do Environmental Canada (TEL e PEL) e adotados pela CETESB. Foram utilizadas também as ferramentas de fator de enriquecimento (FE) e o índice de geoacumulação (IGeo), para avaliação dos níveis de poluição antrópica para os demais elementos analisados, a partir da transição sedimentar rio-reservatório. Para os ETR, verificou-se o padrão de distribuição e a normalização em relação ao PAAS (Pos Archean Australian Shale). O reservatório Taiaçupeba apresentou contribuição antrópica de Br, Cu, Fe, Hg e Zn e o reservatório Billings-braço Taquacetuba, Br, Cd, Co, Cr, Hg, Ni, Mn e P em seus perfis sedimentares, a partir de suas construções até os dias atuais; o reservatório Marinheirinho apresentou um baixo enriquecimento de Al, Cs, Cu, Hg, Sb e Zn e o reservatório Lobo-Broa, de As, Cd, Na e P e moderado de Sc e Zn, porém ambos os reservatórios se mostraram mais preservados. Para os ETR, não foi observada nenhuma contribuição antrópica nos perfis sedimentares. O presente estudo mostrou a importância da análise dos perfis sedimentares verticais, pois trazem informações a respeito do histórico de contaminação dos reservatórios, permitindo distinguir os sedimentos superficiais (mais recentes) de seus sedimentos mais antigos e, também, as concentrações geogênicas e as antrópicas, a partir de suas construções.

    Palavras-Chave: sediments; alluvial deposits; surface waters; water reservoirs; water pollution monitors; granular materials; rare earths; toxicity; materials testing; computer calculations; neutron activation analyzers

  • IPEN-DOC 28013

    SOUSA, GRAZIELLY M. de . Estudo experimental sobre a toxicidade do curativo de hidrogel com nanoprata em ratos / Experimental study on the toxicity of hydrogel dressing with nano-silver in rats . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 75 p. Orientador: José Roberto Rogero. Coorientador: Ademar Benévolo Lugão. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-16062021-151032

    Abstract: OBJETIVOS: avaliar a toxicidade do curativo de hidrogel com nanoprata a 22 ppm e 44 ppm em lesões cutâneas superficiais utilizando ratos Wistar, a partir da análise histopatológica de parte do fígado e rins; avaliar os possíveis efeitos tóxicos sobre as funções renal, hepática e células sanguíneas por meio do hemograma. METODOLOGIA: Trata-se de um estudo pré-clínico. Os curativos de hidrogel e hidrogel com nanoprata com concentrações de 22 e 44 ppm foram produzidos no Centro de Química e Meio Ambiente (CQMA) do IPEN. A pesquisa foi realizada no Biotério da Faculdade Presidente Antônio Carlos em Porto Nacional (FAPAC ITPAC Porto), Tocantins. Foram utilizados 85 ratos, adultos jovens, machos, com idade média de 60 a 90 dias. Os animais foram classificados aleatoriamente em três grupos. O tratamento das lesões foi realizado a cada três dias e uma vez ao dia. Os sinais clínicos e peso corporal dos ratos foram registrados. As amostras sanguíneas e os órgãos foram posteriormente coletados para exame bioquímico. As peças anatômicas, após retirados cirurgicamente, foram submetidas aos procedimentos de rotina para blocagem e histotécnica. O projeto foi aprovado pelo Comitê de Ética no Uso de Animais da FAPAC ITPAC Porto. Todos os dados foram tabulados e analisados pelo software GraphPad Prism version 8.0.1, teste de Shapiro-Wilk para verificar a normalidade dos dados. Para dados não paramétricos utilizou-se o teste de Kruskal-Wallis e as comparações pelo pós-teste de Dunn. Para dados de distribuição normal análise do (ANOVA) e por meio do teste de Tukey. RESULTADOS: Para cada parâmetro hematológico avaliado nos diferentes tempos, os três grupos se comportaram de maneira muito parecida e demonstraram não serem diferentes estatisticamente, salvo poucas exceções ao que se refere as células sanguíneas mononucleares. Na análise de dosagem da uréia as médias do grupo controle comparados com os do demais tratamentos, notou-se que as médias do HP22 foram maiores no tempo de 7 e 14 dias, enquanto que as do grupo do HP44 se apresentaram maiores em 24 horas, 7 dias e 14 dias. Na dosagem de creatinina, somente o grupo (HP44) 14 dias mostrou-se maior. Na comparação das médias de ALT, em relação ao grupo (H), observou-se que as médias do (HP22) foram maiores em 24 h e 3 dias, enquanto que as do grupo (HP44) mostraram ser maiores em 24 h, 7, 14 e 30 dias. No AST notou-se que o (HP22) foi maior em 3, 7 e 14 dias enquanto que o (HP44) foi em 24 h e 7 dias. O estudo não apresentou alterações significativas ao que se refere às análises histopatológicas do fígado e rins. CONCLUSÕES: os curativos de hidrogel com nanoparticulas de prata reticulados e esterilizados por irradiação com raios gama produzidos no IPEN/USP, não induziram toxicidade aos animais e os dados servirão como base para estimar o potencial de risco de eventual exposição à saúde humana.

    Palavras-Chave: rats; rodents; skin; wounds; bioassay; antimicrobial agents; biological models; pvp; irradiation; hydrogels; membranes; toxicity; nanomaterials; silver; distribution; data analysis; kruskal limit

  • IPEN-DOC 28012

    GROPPO, DANIELA P. . Correlação de parâmetros físicos e dosimétricos de diferentes detectores utilizados em dosimetria de campos pequenos para radioterapia em um acelerador linear clínico / Correlation of physical and dosimetric parameters of different detectors used in small field dosimetry for radiotherapy in a clinical linear accelerator . 2020. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 135 p. Orientador: Linda Viola Ehlin Caldas. DOI: 10.11606/T.85.2020.tde-16062021-145616

    Abstract: Atualmente, as doses administradas em procedimentos radiocirúrgicos são extremamente elevadas, quando comparadas a outros procedimentos radioterápicos. A acurácia dosimétrica para esses tipos de tratamentos requer um comissionamento de campos pequenos de radiação a serem parametrizados em um sistema de planejamento computadorizado. A medição dosimétrica (relativa e direta) de campos pequenos representa um desafio, pois pode introduzir erros na entrega de dose; assim, alguns parâmetros dosimétricos (perfil de dose e porcentagem de dose na profundidade) da interação da radiação com a matéria podem ser comprometidos como o equilíbrio de partículas carregadas. Para melhor mensurar esses dados dosimétricos, alguns detectores são empregados. Mesmo com o uso destes detectores específicos, faz-se necessário identificar e avaliar as incertezas que podem provir do efeito do tamanho do volume e do arranjo experimental do detector sob o campo de radiação. Neste trabalho, as medições dosimétricas foram obtidas com filmes radiocrômicos (medição de referência), câmaras de ionização de volume sensível pequeno, diodos e detectore de diamante. Para correlacionar os parâmetros físicos e dosimétricos obtidos com os detectores, foram utilizados formalismos matemáticos. Esses formalismos matemáticos propostos mostraram-se eficazes quando aplicados à dosimetria de campos pequenos circulares em aceleradores lineares clínicos da fabricante Elekta, modelo Versa HD®, com feixes de fótons (6 MV), com e sem o uso do filtro aplainador (flattening filter).

    Palavras-Chave: linear accelerators; rilac; linac-ring accelerators; quadrupole linacs; radiation detectors; small angle scattering; fractionated irradiation; surgical materials; filters; gamma sources; ionization chambers; dose rates; radiation doses distributions; radiation dose units; measuring methods; phantoms; pmma; computer-aided manufacturing; data covariances; three-dimensional calculations; mathematical solutions; clinical trials; dosimetry; radiotherapy; nuclear medicine

  • IPEN-DOC 28011

    VILLANI, DANIEL . Desenvolvimento de um simulador antropomórfico de pescoço-tireoide tecido-equivalente impresso em 3D para aplicações multidisciplinares / Development of a 3D printed tissue-equivalent anthropomorphic neck-thyroid phantom for multidisciplinary applications . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 103 p. Orientador: Letícia Lucente Campos Rodrigues. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-16062021-143936

    Abstract: Objetos simuladores (no inglês, phantoms), dispositivos que representam o corpo humano, têm sido usados nas áreas da física médica, física e engenharia biomédica desde o início. Logo após a descoberta dos raios-X, as notícias dos benefícios médicos da radiação se espalharam rapidamente. A geometria e a composição de um simulador são determinadas pela prática a qual será aplicado. Existem desde os mais simples, baseados em água para medir a saída de feixes de terapia de megavoltagem, aos de maior complexidade, antropomórficos para controle de qualidade em radioterapia. O uso de impressão 3D e filamentos comumente encontrados comercialmente para o desenvolvimento de simuladores está sendo investigado. A aplicação desta técnica para o desenvolvimento de simuladores de baixo custo requer um estudo complexo da interação dos materiais impressos com diferentes tipos e qualidades de radiação, bem como a caracterização de configurações de impressão. Realizando essas medições, é possível encontrar metodologias para que possam simular corretamente o tecido humano. O objetivo desse trabalho constitui no projeto e na construção de um objeto simulador antropomórfico de tireoide (pescoço), utilizando uma impressora 3D e materiais tecido-equivalentes, para ser utilizado em aplicações multidisciplinares. Estudos de equivalência a tecidos humanos para filamentos de PLA, ABS e ABS XCT desenvolvidos no IPEN foram realizados em feixes de fótons padrão. Utilizou-se como base anatômica e de modelagem 3D o simulador comercial ATOM MAX 711, da CIRS. Os dados experimentais mostram a possibilidade de alcançar condições de equilíbrio eletrônico com as mesmas especificações de espessura para PLA e ABS, possibilitando a substituição do PMMA em diversas aplicações dosimétricas. Os filamentos de ABS aditivados com BaSO4 desenvolvidos no IPEN possuem propriedades de atenuação aumentadas significativamente em relação ao ABS puro, PLA e PMMA e são equivalentes aos tecidos ósseos nos feixes estudados. Diferentes tecidos ósseos podem ser simulados com uso de diferentes percentuais de infill. A metodologia de modelagem do simulador 3D deste estudo abre possibilidades de uso de imagens tomográficas de quaisquer objetos, ou até mesmo pacientes, para realização de prototipagem 3D de simuladores cada vez mais específicos e customizados. O simulador desenvolvido apresenta todas as características desejáveis para aplicações em proteção radiológica, dosimetria utilizando detectores TL/OSL, medições de radioisótopos incorporados na tireoide (tanto contadores de contaminação, quanto detectores de medicina nuclear) e treinamento de técnicas de aquisição de imagens por raios-X. Constitui uma alternativa viável de simulador equivalente a tecido; e de baixo custo, se comparado com os simuladores importados.

    Palavras-Chave: endocrine glands; thyroid cells; neck; tissue-equivalent materials; phantoms; pmma; computer-aided manufacturing; filaments; polyacrylates; biomedical radiography; nuclear engineering; x radiation; positron computed tomography; photon emission; radiothermoluminescence; uses; efficiency; performance; differential calculus; three-dimensional calculations

  • IPEN-DOC 27701

    THEOPHILO, CAROLINA Y.S. . Quantificação de metilmercúrio, mercúrio e outros elementos tóxicos em penas de Petréis-gigantes-do-sul (Macronectes giganteus) das Shetland do Sul, Antártica / Quantification of methylmercury, mercury and others toxic elements in Southern-giant petrel (Macronectes giganteus) feathers of South Shetland Islands, Antarctica . 2020. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 151 p. Orientador: Edson Gonçalves Moreira. DOI: 10.11606/T.85.2020.tde-18032021-090330

    Abstract: A Antártica é considerada um ambiente que sofre baixo impacto antrópico, porém nas suas regiões costeiras, com uma maior atividade antrópica, observa-se o aumento de alguns elementos químicos. Dentre esses elementos existem aqueles que são essenciais para a manutenção das vias metabólicas dos organismos, essenciais ou não, quando acumulados no organismo, podem trazer prejuízos a qualquer indivíduo. As aves marinhas são bastante sensíveis a mudanças que ocorrem no ambiente e, como ocupam diferentes níveis na teia trófica, são utilizadas como biomonitores. O Petrel-gigante-do-sul (Macronectes giganteus) é uma ave marinha migratória pertencente à ordem Procellariiformes, está no topo da teia trófica, se alimentando de peixes, cefalópodes e carcaças de outros animais. Apesar de não ser uma espécie ameaçada de extinção, suas populações sofreram declínio nas últimas décadas. Existem poucos estudos sobre a concentração de elementos tóxicos nessa espécie, devido à dificuldade de coleta das amostras e da quantificação de alguns elementos. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi quantificar, Hg, MeHg, As, Cd, Cu, Pb e Se em penas de Petréis-gigantes- do-sul, por meio das técnicas de AAS e INAA, com o intuito de avaliar a ocorrência desses elementos nessa espécie, na região do Arquipélago das Shetland do Sul, Antártica. Por meio da comparação entre as duas técnicas, para a quantificação de Hg, foi possível concluir as melhores condições para cada uma e em quais casos devem ser utilizadas. Os resultados mostraram que as concentrações de Hg nas penas dos Petréis-gigantes-do-sul são altas, entre 1,3 e 21,2 mg kg-1, porém, essas concentrações podem refletir o fato dessa ave ocupar o topo da teia trófica. O MeHg, que é extremamente tóxico, compõe a maior parte do Hg total quantificado, como era esperado, variando entre 69,5% e 99,9% da concentração de Hg total. Esses resultados corroboram com o fato de as penas serem um mecanismo de detoxificação para aves marinhas, uma vez que o Hg se liga à queratina e fica inerte na pena, evitando efeitos deletérios nas aves. Os resultados encontrados para todos os elementos quantificados (Hg, MeHg, Cd, Cu, Pb e Se) foram semelhantes aos de alguns estudos já realizados com aves marinhas, mostrando que não há evidências de que os Petréis-gigantes-do-sul apresentem contaminação por esses elementos. Também, não foram encontradas diferenças significativas entre os elementos estudados e os três tipos de penas analisadas.

    Palavras-Chave: birds; feathers; seas; toxicity; toxic materials; sample preparation; fishes; quantization; statistical data; methylmercury; organic mercury compounds; cadmium; copper; lead; radiation monitors; contamination; neutron activation analyzers; radiation

  • IPEN-DOC 27700

    SILVA, GRAZIELA M. da . Avaliação da radioatividade natural e artificial em farinhas comercializadas na cidade de São Paulo por espectrometria gama de alta resolução / Evaluation of natural and artificial radioactivity in flours commercialized in the city of São Paulo by high resolution gamma spectrometry . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 83 p. Orientador: Brigitte Roxana Soreanu Pecequilo. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-01032021-095035

    Abstract: Uma das contribuições mais relevantes para a dose efetiva recebida pelos seres humanos proveniente de fontes naturais de radiação é a dose por ingestão. As concentrações de radionuclídeos naturais em alimentos variam significativamente não apenas com os diferentes tipos de alimentos, mas também com níveis de radiação de fundo, clima e condições agrícolas. Na literatura, poucos trabalhos apresentam dados de dose efetiva pela ingestão de farinhas, amplamente utilizada como dieta de subsistência em todo o mundo. No presente trabalho, as concentrações de atividades de radionuclídeos naturais e artificiais foram analisadas por espectrometria gama de alta resolução em 38 amostras de farinha (trigo, milho, mandioca, arroz, soja, centeio, aveia e rosca) comumente comercializadas na cidade de São Paulo, Brasil. A partir dessas concentrações foram calculadas as doses efetivas por ingestão para os radionuclídeos considerados. Para os radionuclídeos naturais foram obtidas concentrações de atividade na faixa de 25 Bq.kg-1 a 663 Bq.kg-1 para o 40K, de 0,97 Bq.kg-1 a 4,47 Bq.kg-1 para o 226Ra e de 9,91 Bq.kg-1 a 42,41 Bq.kg-1 para o 232Th. As doses efetivas obtidas estão entre 0,34 μSv.a-1 e 10,56 μSv.a-1 para o 40K, entre 0,67 μSv.a-1 e 18,35 μSv.a-1 para o 226Ra e entre 5,62 μSv.a-1 a 114,02 μSv.a-1 para o 232Th. Os valores de dose efetiva recomendados pela UNSCEAR e IAEA por ingestão de alimentos contendo radionuclídeos naturais são de 140 μSv.a-1 e de 1 mSv.a-1, respectivamente, para os indivíduos do público. Todos os radionuclídeos artificiais estudados, 134Cs, 137Cs, 106Ru, 103Ru, 60Co, 131I e 241Am, apresentaram valores de concentração de atividades abaixo da concentração mínima detectável (CMD), utilizada para o cálculo de dose efetiva. Os valores médios obtidos para 134Cs, 137Cs, 106Ru, 103Ru, 60Co, 131I e 241Am foram de 0,04 μSv.a-1, 0,03 μSv.a-1, 0,13 μSv.a-1, 0,001 μSv.a-1, 0,01 μSv.a-1, 0,05 μSv.a-1 e 0,4 μSv.a-1, respectivamente, para público adulto. Para público infantil os valores médios obtidos para os radionuclídeos artificiais recomendados foram de 0,04 μSv.a-1, 0,03 μSv.a-1, 0,01 μSv.a-1, 0,9 μSv.a-1, 0,1 μSv.a-1, 0,4 μSv.a-1 e 0,6 μSv.a-1, para os radionuclídeos 134Cs, 137Cs, 106Ru, 103Ru, 60Co, 131I e 241Am, respectivamente, inferiores aos valores recomendados pelo CODEX de 1 mSv.a-1. Todas as amostras apresentaram valores de concentração de atividade na faixa dos valores da literatura e inferiores aos limites recomendados não apresentando riscos à saúde a partir da ingestão das farinhas analisadas.

    Palavras-Chave: gamma spectroscopy; gamma detection; radiometric surveys; natural radioactivity; gamma radiation; sample preparation; radiation dose ranges; effective radiation doses; dose limits; gamma dosimetry; radiation detection; limiting values; food; human populations; brazil

  • IPEN-DOC 27699

    SILVA, ORELIO L. da . Estudo do polipropileno de alta resistência do fundido (HMSPP) irradiado com carbonato de cálcio/nanopartículas de prata para fins de atividade bactericida / Study of high-strength polypropylene from the melt (HMSPP) irradiated with calcium carbonate/silver nanoparticles for purposes of bactericidal activity . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 80 p. Orientador: Duclerc Fernandes Parra. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-01032021-111908

    Abstract: O carbonato de cálcio (CaCO3) é um mineral importante e abundante em todas as rochas sedimentares utilizadas comercialmente. A casca de ovo de galinha contém 40% de Calcio na forma de CaCO3. Existem vários estudos sobre a influência da adição de carbonato de cálcio nas propriedades físicas e reológicas dos materiais. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da adição de CaCO3 com nanopartículas de prata (CaCO3/AgNP) em diferentes proporções (0,1 e 0,3%.) nas propriedades de filmes e pellets de HMSPP 12,5 kGy. As cascas lavadas, higienizadas, secas em forno e moídas em um moinho foram caracterizadas para obter o pó de casca de ovo, para uso no presente trabalho. A irradiação em fonte gama foi utilizada para: 1) Preparação de HMSPP, na irradiação de PP a 12,5 kGy; 2) compatibilização CaCO3 / AgNP em HMSPP a 30kGy e 50kGy; 3) Avaliação da estabilidade sob radiação em termos de se as propriedades mecânicas são afetadas ou não na etapa de compatibilidade. Os testes de caracterização realizados para este estudo foram FTIR, DRX, TGA, DSC, bem como teste bactericida. Os resultados indicaram a presença de CaCO3/AgNP nos filmes poliméricos por absorção de FTIR. os picos de prata DRX de 2θ a 38,5° (111) e 44,5° (200) confirmaram a presença de prata no CaCO3. O resultado do DSC indicou que a presença de CaCO3/AgNP nas amostras não alterou a Tm de fusão (155,16°C/CaCO3/Ag 0,1%; 157,52°C/CaCO3/Ag 0,3%) ou a cristalinidade do polímero HMSPP (44,16% e 43,51%), respectivamente, para 0,1 e 0,3%. Além disso, a análise TGA indicou para ambas as amostras de filmes, em diferentes concentrações de CaCO3/AgNP, o mesmo perfil de decomposição, não mostrando influência da radiação ou CaCO3/AgNP na estabilidade térmica dos nanocompósitos.

    Palavras-Chave: eggs; shells; powders; calcium carbonates; silver additions; nanoparticles; strength functions; polypropylene; melt-through; sample preparation; x radiation; x-ray diffraction; scanning electron microscopy; fourier transform spectrometers; thermal gravimetric analysis; dynamical systems; light scattering; infrared spectrometers

  • IPEN-DOC 27698

    PASSOS, PRISCILA de Q.S. . Modelo tridimensional in vitro de adenocarcinoma prostático humano produzido por levitação magnética / In vitro three-dimensional model of human prostatic adenocarcinoma produced by magnetic levitation . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 93 p. Orientador: Daniel Perez Vieira. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-01032021-114311

    Abstract: Culturas celulares tradicionais em monocamada nem sempre são suficientes quando aplicadas a ensaios toxicológicos pré-clínicos in vitro, pois podem frequentemente perder as características e funções quando não integradas em um tecido ou órgão. A utilização de PIONs funcionalizadas para a construção de esferoides por levitação magnética é uma ferramenta de baixo custo, de fácil manipulação e biocompatível, permitindo sua associação a linhagens celulares. Neste trabalho, as propriedades biofuncionais de esferoides celulares construídos a partir de células tumorais e nanopartículas magnéticas de óxido de ferro (PIONs) biofuncionalizadas foram estudadas, cujas nanopartículas de óxido de ferro foram sintetizadas por co-precipitação, funcionalizadas com os aminoácidos glicina e poli-L-lisina e então submetidas a caracterização físico-química por MET, DRX, DLS, potencial zeta e FTIR. A partir dessas análises foi possível identificar nanopartículas de magnetita com tamanho ideal e carga eletrostática positiva estável para adsorção às células. Essas nanopartículas também foram submetidas a uma avaliação biológica quanto a adsorção à membrana de células tumorais de próstata (LNCaP), citotoxicidade e formação de esferoides. Foi observada boa adsorção dos PIONs, sem desprendimento das células durante o cultivo celular, não foi observada citotoxicidade das nanopartículas e houve resposta magnética suficiente a fim de permitir a formação dos esferoides quando na presença de um campo magnético. Os esferoides tumorais obtidos a partir da adsorção das nanopartículas foram avaliados estruturalmente por microscopia de fluorescência e analise histológica com resultados satisfatórios para uma estrutura tumoral. Foram também utilizados como sistema-teste na avaliação do potencial tóxico de substâncias farmacológicas e não-farmacológicas de ação conhecida com resultados reprodutíveis. Portanto, o produto final deste trabalho pode ser utilizado em testes posteriores de eficácia de fármacos que visem tratar os tumores prostáticos humanos.

    Palavras-Chave: neoplasms; prostate; iron oxides; nanoparticles; synthesis; glycine; glycylglycine; amino acids; spheroids; tumor cells; cell cultures; adsorption; magnetic fields; scanning electron microscopy; dynamical systems; x-ray diffraction; fourier transform spectrometers; fluorescence; microscopy; histological techniques; comparative evaluations

  • IPEN-DOC 27697

    SILVA, ISAC A. da . Mecanismos associados ao refino de grão em ligas de alumínio após processamento pela técnica de prensagem em canais equiangulares (PCE) / Grain refining in aluminum alloys after processing by equal channel angular pressing techniques (ECAP) associated mechanisms . 2020. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 117 p. Orientador: Waldemar Alfredo Monteiro. DOI: 10.11606/T.85.2020.tde-01032021-103503

    Abstract: A aplicação final dos materiais metálicos depende das propriedades físicas e mecânicas destes, que podem ser adquiridas por diversos mecanismos aos quais eles são submetidos. Uma propriedade que não raras vezes tem se tornado muito importante e decisiva na utilização dos metais é o tamanho médio de grão do material. Devido ao fato dos materiais metálicos com tamanho de grão muitíssimo pequeno, de ordem submicrométrica, ou nanométrica, apresentarem significativo aumento de resistência mecânica, a sua fabricação tem sido de interesse crescente. Entretanto, a prática industrial convencional para produzir apurado refinamento de grãos em materiais metálicos massivos é o processamento termomecânico, pelo qual, os menores tamanhos de grão obtidos são de ordem micrométrica, mas não submicrométrica ou a nanométrica. São apresentados neste trabalho os mecanismos associados ao refino de grão nas ligas de alumínio AA 1050 e AA 3003 após processamento pela técnica de Prensagem em Canais Equiangulares (PCE), que, por Deformação Plástica Intensa (DPI) bloqueará o movimento das discordâncias do material, conferindo-lhe alta resistência, boa tenacidade e grãos de tamanho nanométrico. Este bloqueio pode também ser obtido por encruamento, solução sólida e precipitação de solutos, porém, os métodos de refinamento de grãos em metais e ligas estão inseridos dentre os mais significativos avanços em metalurgia física.

    Palavras-Chave: aluminium base alloys; transition element alloys; mechanical properties; impact strength; fracture properties; physical metallurgy; thermodynamic activity; grain size; grain refinement; vickers hardness; nanoparticles; nanofluids; deformation; plastic foams; angular distribution; channel; pressing; sample preparation; electric conductivity; optical microscopy; photomicrography; dispersion relations; scanning electron microscopy; performance testing

  • IPEN-DOC 27696

    AZEVEDO, IZABELA R.C.L. . Utilização da fotodecomposição solar para remoção de oxitetraciclina de águas contaminadas pela atividade pecuária / Use of solar photodecomposition to remove oxytetracycline from water contaminated by livestock . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 90 p. Orientador: Nilce Ortiz. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-01032021-110303

    Abstract: Desde a sua descoberta em 1953, a oxitetraciclina tornou-se a base antibiótica mais amplamente utilizada e comercializada em áreas rurais devido ao seu alto poder de ação contra as infecções bacterianas que afetam os animais. Nas fazendas, após a metabolização, o antibiótico e seus metabólitos têm sido liberados nas excreções diretamente no solo ou nos recursos hídricos. Estes compostos representam contaminação e comprometimento da qualidade das águas superficiais e subterrâneas. A presença de antibióticos no ambiente tornou-se uma ameaça mundial devido à ocorrência de genes de resistência em bactérias patogênicas, vale lembrar que os métodos convencionais de tratamento de água não removem esses micropoluentes. O objetivo deste estudo foi desenvolver um processo de tratamento e decomposição do antibiótico oxitetraciclina empregando a fotodecomposição solar como fonte de energia renovável e abundante em muitas regiões brasileiras, além de poder ser utilizada em áreas rurais distantes. A otimização dos parâmetros de processo foi obtida por meio do emprego de soluções sintéticas do antibiótico preparadas em laboratório, na qual as concentrações utilizadas foram semelhantes às encontradas em literatura e diferentes proporções mássicas do semicondutor preparado a partir da hidrólise do isopropóxido de titânio e biocarvão. O TiO2 sintetizado foi analisado por microscopia eletrônica de varredura (MEV), difratometria de raios X (DRX) e espectroscopia por dispersão de energia (EDS). As micrografias obtidas no MEV demonstraram que o biocarvão, adicionado durante a hidrólise do isopropóxido de titânio, foi eficiente ao reduzir os aglomerados de dióxido de titânio e promoveu uma melhor adsorção de superfície com o aumento dos poros. O EDS indicou que a amostra possui preponderância para o titânio e em menor proporção para o oxigênio e carbono. O difratograma da estrutura cristalina do TiO2 preparado com adição do biocarvão indicou maior cristalinidade, conteúdo amorfo e possivelmente o maior desenvolvimento da área superficial do TiO2. Os ensaios laboratoriais permitiram uma potencialização dos parâmetros de processo da fotodecomposição, do cálculo cinético e termodinâmico, difusão intrapartícula, além dos cálculos do modelo de Elovich, comprovação da teoria de Langmuir-Hinshelwood e das isotermas. Os resultados que apresentaram as maiores porcentagens de remoção da oxitetraciclina confirmaram que a cinética de pseudo-segunda ordem obteve a maior correspondência, apresentando os maiores valores do coeficiente de Pearson (R2). Os modelos de isoterma avaliados foram os de Langmuir, Freundlich e de Redlich-Peterson, sendo que o modelo de Langmuir apresentou o maior R2. Os cálculos termodinâmicos permitiram identificar que as reações foram endotérmicas, espontâneas e apresentaram também a desordem do sistema. A quantidade ideal de TiO2 microestruturado com biocarvão para o desenvolvimento da fotodecomposição foi de 0,6 g. Com base no trabalho realizado, conclui-se que é possível atingir remoções acima de 90% da oxitetraciclina com o tratamento de água estudado, tanto em condições laboratoriais quanto em área aberta com a utilização da radiação solar natural. O estudo comprova que a fotodecomposição solar é uma tecnologia de tratamento de água eficiente para a remoção do antibiótico com a vantagem de utilizar um recurso sustentável e renovável.

    Palavras-Chave: antibiotics; drugs; veterinary medicine; domestic animals; water treatment; liquid wastes; waste processing; decomposition; solar photochemistry; hydrolysis; crystal structure; titanium oxides; carbon additions; removal; thermodynamics; adsorption isotherms; sample preparation; testing; kinetic equations; dispersion relations; scanning electron microscopy; x-ray diffractometers; spectroscopy; health hazards; environmental protection; brazil

  • IPEN-DOC 27695

    CARMO, AMANDA P. do . Avaliação da concentração de atividade dos radionuclídeos Ra-226, Ra-228, Pb-210, Po-210 e caracterização química inorgânica das águas minerais da cidade de Amparo, SP / Assessment of 226Ra, 228Ra, 210Pb and 210Po activity concentrations and inorganic chemistry composition of the mineral waters of Amparo, SP . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 97 p. Orientador: Sandra Regina Damatto. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-01032021-085144

    Abstract: Diversas fontes de água mineral contêm concentrações significativas de radionuclídeos naturais dissolvidos, principalmente, radionuclídeos das séries de decaimento do 238U e 232Th e, essas águas minerais são utilizadas mundialmente devido às suas propriedades terapêuticas, porém possíveis efeitos adversos para a saúde humana podem ocorrer devido à ingestão ou inalação de substâncias radioativas presentes nessas águas, sendo um fator relevante no contexto da Proteção Radiológica. O objetivo deste trabalho foi avaliar as concentrações de atividade dos radionuclídeos 226Ra, 228Ra, 210Pb e 210Po nas fontes de águas minerais da cidade de Amparo e as doses efetivas comprometidas devido ao consumo dessas águas, bem como, caracterizar sua composição química inorgânica. A cidade de Amparo é uma estância hidromineral que pertence ao Circuito das Águas Paulista e tem 11 fontes de água mineral distribuídas pela cidade. As concentrações das atividades do 226Ra, 228Ra e 210Pb foram determinadas pela contagem alfa e beta total, após a separação radioquímica, em um detector proporcional de fluxo gasoso e do 210Po por espectrometria alfa, também após uma separação radioquímica. Os elementos Al, As, Ba, Ca, Cd, Cr, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Zn foram determinados por ICP-OES para a caracterização química inorgânica. As maiores concentrações de atividade determinadas nas fontes de água mineral foram para os radionuclídeos 228Ra e 210Pb na maioria das fontes. Os valores de concentração de atividade variaram para 226Ra de < LID a 39 ± 7 mBq L-1, para 228Ra de < LID a 99,0 ± 0,2 mBq L-1, para 210Pb de < LID a 77 ± 4 mBq L-1 e de 7,0 ± 0,6 mBq L-1 a 102 ± 11 mBq L-1 para o 210Po As maiores doses efetivas comprometidas foram obtidas para o radionuclídeo 228Ra para o público até 15 anos. Entre os elementos químicos analisados, as maiores concentrações foram determinadas para Al, Mn, Ni e Pb.

    Palavras-Chave: drinking water; natural radioactivity; effective radiation doses; isotope ratio; radium 226; radium 228; lead 210; polonium 210; production; alpha particles; beta particles; radioactivity; property values; optical spectrometers; icp mass spectroscopy; comparative evaluations

  • IPEN-DOC 27515

    NARIO, ARIAN P. . Síntese e caracterização pré-clínica de um novo derivado de 2-nitroimidazol como potencial traçador PET para imagem de hipóxia tumoral / Synthesis and preclinical characterization of a new 2-nitroimidazole derivative as a potential PET tracer for tumor hypoxia imaging . 2020. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 160 p. Orientador: Emerson Soares Bernardes. DOI: 10.11606/T.85.2020.tde-05112020-153215

    Abstract: Hipóxia é uma condição patológica caracterizada pela redução no fornecimento de oxigênio para um determinado tecido ou célula. Em comparação com outros métodos de diagnóstico por imagem não invasivos, a Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET) é uma das modalidades mais utilizadas na detecção de hipóxia tumoral devido a sua maior especificidade e resolução espacial. Os objetivos desta tese foram sintetizar:1) sintetizar e caracterizar um radiofármaco inédito marcado com 18F, [18F]N-(4-fluorobenzil)-2-(2-nitro-1h-imidazol-1-il)acetamida [18F]FBNA, para a detecção de áreas de hipóxia no microambiente tumoral através de imagem molecular PET e; 2) comparar esse produto inédito com o radiofármaco [18F]FAZA utilizado hoje em dia em estudos clínicos para detecção de hipóxia tumoral. A molécula FBNA foi sintetizada e caracterizada química e estruturalmente por técnicas espectroscópicas. Além disso, o FBNA foi eficientemente radiomarcado com 18F ([18F]FBNA) e obtido com alta pureza química e radioquímica (> 90%), com bons tempos de radiossíntese, rendimento radioquímico e atividade molar. O novo radiofármaco [18F]FBNA mostrou-se estável em salina e em soro por até 6 horas, mais hidrofílico que o [18F]FMISO e menos hidrofílico que o [18F]FAZA. Adicionalmente, foram realizados estudos de captação celular in vitro em duas linhagens tumorais de câncer gástrico humano, demonstrando que o [18F]FBNA é captado especificamente por células em hipóxia e não em células em condições normóxicas. Com a imagem µPET, autoradiografia, e os estudos de biodistribuição ex vivo, verificou-se que o [18F]FBNA foi captado mais rápido e apresentou valores das relações Tumor/Músculo e Tumor/Sangue mais favoráveis em comparação com o [18F]FAZA, o que sugere uma eliminação mais rápida, menor captação por órgãos inespecíficos e maior qualidade de imagem do que o [18F]FAZA. O composto inédito da presente tese apresentou resultados pré-clínicos superiores ao padrão [18F]FAZA utilizado em ensaios clínicos hoje em dia, pelo que podemos concluir de nossos resultados preliminares que o radiofármaco [18F]FBNA apresenta condições favoráveis para ser o próximo radiotraçador para o diagnóstico de hipóxia na prática clínica.

    Palavras-Chave: anoxia; biological stress; biochemical oxygen demand; cell cultures; tissue cultures; tumor cells; labelled compounds; radiopharmaceuticals; misonidazole; antineoplastic drugs; radiosensitizers; synthesis; clinical trials; testing; bioassay; positron computed tomography; image processing; nuclear medicine

  • IPEN-DOC 27514

    MUTARELLI, RITA de C. . Tendência de mercado de radiofármacos do IPEN: uma abordagem de Dinâmica de Sistemas / IPEN radiopharmaceutical market trend: a Systems Dynamics approach . 2020. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 368 p. Orientador: Gaianê Sabundjian. DOI: 10.11606/T.85.2020.tde-23122020-134742

    Abstract: O Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) é responsável por 95% dos radiofármacos utilizados em clínicas e hospitais. Além disso, o IPEN realiza aproximadamente 1,5 milhões de procedimentos de medicina nuclear por ano. O não atendimento dessa demanda trará problemas de saúde para a população. A gestão sustentável e de longo prazo desse mercado requer um monitoramento ativo entre a oferta e a demanda. O objetivo deste estudo é analisar o impacto da demanda do Tecnécio-99m (99mTc) produzido no IPEN, que é responsável por 80% dos procedimentos Medicina Nuclear com este radiofármaco, para um horizonte de tempo até 2035. A metodologia utilizada nesse estudo está baseada no paradigma de simulação da Dinâmica de Sistemas, combinado com dados empíricos obtidos das instituições e autoridades reguladoras. Esse estudo contribui para o gerenciamento futuro da produção do 99mTc. Embora existam estudos anteriores sobre esse assunto em outros países, esse trabalho destaca o papel que o IPEN desempenha nesse mercado e integra diversas variáveis em um processo de simulação de Dinâmica de Sistemas, para entender o mercado como um todo. Por esta razão, esse trabalho é original na área de radiofármacos. Os resultados das simulações realizadas com o modelo de Dinâmica de Sistemas desenvolvido nesse trabalho para os diferentes cenários propostos, mostram que o IPEN atenderá à demanda de 99mTc para 2035, desde que assuma os valores calculados para as seguintes variáveis: número de funcionários, infraestrutura e importação de matéria-prima.

    Palavras-Chave: inventories; pour point; feedback; oscillations; limit cycle; dynamics; systems analysis; forecasting; market; demand; technetium 99; radiopharmaceuticals; nuclear medicine; production; brazilian cnen

  • IPEN-DOC 27513

    SANTOS, DIOGO F. dos . Ruído neutrônico macroscópico até 100 kHz do reator IPEN/MB-01 / Macroscopic noise up to 100 kHz in the IPEN/MB-01 reactor . 2020. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 250 p. Orientador: Adimir dos Santos. DOI: 10.11606/T.85.2020.tde-06112020-124129

    Abstract: Experimentos subcríticos de ruído neutrônico de potência zero em frequências até 100 kHz foram realizados no reator de pesquisa IPEN/MB-01. A configuração de núcleo adotada consistiu num arranjo com 26×24 varetas combustíveis e barras de controle totalmente retiradas. A subcriticalidade foi alcançada diluindo-se ácido bórico (H3BO3) na água do reator nas concentrações de 286,8 e 578,6 ppm de boro natural. Os pulsos gerados em dois detectores de 3He em lados opostos do núcleo foram somados e enviados ao Correlator, o qual processou a Densidades Espectrais de Potência Própria (APSD). Adquiriram-se duas APSDs médias em várias operações do reator. Após a análise dos dados com os mínimos quadrados, verificou-se que a APSD até frequências próximas de 70 kHz é bem descrita por um modelo de decaimento com quatro modos. Os dois primeiros modos de decaimento estão relacionados aos eventos de nêutrons térmicos e os outros dois aos nêutrons rápidos. O acoplamento entre o comportamento cinético dos nêutrons térmicos e rápidos era fraco e poderiam ser considerados desacoplados. Com essas ponderações, construiu-se um modelo teórico inédito, mas baseado nos métodos tradicionais de solução das equações de transporte de nêutrons (ETN), com dois grupos de energia (térmico e rápido) e duas regiões (núcleo e refletor infinito), o qual possibilitou a obtenção de parâmetros físicos importantes no caso com 286,8 ppm de boro natural, como a reatividade subcrítica, o lifetime e o tempo de geração de nêutrons prontos no núcleo e no refletor. Com o modelo desenvolvido, construíram-se as curvas da distribuição Rossi-α para tempos menores que o tempo morto do detector utilizado. Os cálculos com o código MCNP6 justificou a existência dos modos de nêutrons rápidos adquiridos por um detector essencialmente de nêutrons térmicos. Além disso, a reatividade térmica (ρΤΤ) e o tempo de geração de nêutrons térmicos (ΛΤ) apresentaram boas concordâncias nas comparações entre o calculado e o medido. Os resultados experimentais são de excelente qualidade e apropriados para um benchmark internacional.

    Palavras-Chave: ipen-mb-1 reactor; zero power reactors; reactor noise; spectral density; power density; reactor cores; functions; performance testing; fuel rods; fuel assemblies; subcritical assemblies; boric acid; boron compounds; neutron detectors; nuclear decay; thermal neutrons; fast neutrons; neutral-particle transport; neutron transport theory; collision probability method; nuclear reaction kinetics; reactivity; reactivity; reactor physics; monte carlo method; quality control; international agreements

  • IPEN-DOC 27512

    SILVA, DANILO L.C. e . Desenvolvimento de vidros pertencentes ao sistema SiO2-Na2O-CaO-B2O3-AI2O3 com adição de Nb2O5 para a imobilização de rejeitos radioativos / Development of glasses belonging to the system SiO2-Na2O-CaO-B2O3-Al2O3 with additions of Nb2O5 for nuclear waste immobilization . 2020. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 5 p. Orientador: Sonia Regina Homem de Mello Castanho. DOI: 10.11606/T.85.2020.tde-06112020-160040

    Observação: Há arquivos retidos devido a solicitação (publicação de dados, patentes ou diretos autorais). Data de Liberação: 15/10/2022.

    Abstract: A imobilização de rejeitos radioativos em vidros é uma técnica utilizada em muitos países que possuem programas de energia nuclear, constituindo uma importante rota de tratamento dos rejeitos radioativos de alta atividade, resultantes do reprocessamento do combustível nuclear. Entretanto, problemas envolvendo a produção e a integridade das matrizes vítreas para essa aplicação ainda levantam muitas questões a serem respondidas. Este trabalho estuda a otimização de uma matriz vítrea com a adição de óxido de nióbio para a aplicação futura em imobilização de rejeitos radioativos de média e alta atividade. O estudo foi conduzido a partir de formulações de composições contendo teores de até 7,8 % em mol de Nb2O5 no sistema SiO2-Na2O-CaO-B2O3-Al2O3. A funcionalidade do nióbio na estrutura de rede foi avaliada por meio de técnicas espectrométricas, de ensaios de irradiação α e β, ensaios mecânicos e de resistência hidrolítica, os quais forneceram informações importantes sobre a atuação do óxido na estrutura, bem como do impacto causado por sua presença nas propriedades estudadas. A estrutura dos vidros obtidos é similar à do vidro silicato soda-cal, possibilitando a incorporação e imobilização de elementos na rede. Foram obtidos materiais vítreos perfeitamente compatíveis com a aplicação proposta de imobilização de rejeitos radioativos por possuírem: superior estabilidade à radiação nuclear, alta resistência à cristalização, alta trabalhabilidade de conformação, resistência mecânica adequada e notável resistência química.

    Palavras-Chave: radioactive waste processing; high-level radioactive wastes; spent fuels; alpha particles; niobium oxides; niobium additions; silica; sodium oxides; calcium compounds; boron oxides; aluminium oxide; process development units; containers; glass; wear resistance; beta particles; alpha particles; stability; physical properties; chemical properties; solidification; crystallization

  • IPEN-DOC 27511

    BOAS, CRISTIAN A.W.V. . Obtenção de kit de PSMA-617 para pronta marcação com lutécio-177 e sua avaliação na aplicabilidade no tratamento do câncer de próstata / Evaluation of the applicability in prostate cancer of a ready-to-use kit of PSMA-617 for radiolabeled with lutetium-177 . 2020. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 209 p. Orientador: Elaine Bortoleti de Araújo. DOI: 10.11606/T.85.2020.tde-23122020-094716

    Abstract: O câncer de próstata é o segundo tipo de neoplasia que mais afeta homens no Brasil. De acordo com o Instituto Nacional de Câncer (INCA), em 2020 surgirão mais de 65 mil novos casos desta doença. Uma via eficiente para o tratamento deste câncer é a partir da produção de radiofármacos que se ligam especificamente ao antígeno de membrana prostático específico (PSMA), superexpresso nas células cancerígenas. Este trabalho estudou a radiomarcação do PSMA-617 com lutécio-177 de atividade específica distinta, em função da rota de produção (com ou sem carregador) e o efeito in vitro e in vivo nas propriedades do radiofármaco. Também foi estudado o escalonamento de lotes piloto de produção do PSMA-617-177Lu (sem carregador), que demonstrou a viabilidade na produção de lote contendo até 4 doses terapêuticas do PSMA-617-177Lu. O trabalho apresenta proposta de um kit para marcação, a partir do estudo da estabilidade de armazenamento dos constituintes da radiomarcação. A estabilidade das doses terapêuticas foi estabelecida por até 48 horas, mediante congelamento do produto, em embalado de transporte, que viabilizará o envio do radiofármaco para regiões distantes do local de produção. O estudo de saturação in vitro demonstrou que a maior atividade específica do radiofármaco resultou em valor de Kd (constante de dissociação) significativamente inferior. No ensaio de competição observou-se que, independentemente da atividade específica estudada, o bloqueio da ligação do PSMA-617-177Lu no PSMA expresso foi semelhante. No ensaio de internalização verificou-se porcentagens semelhantes, a despeito da atividade específica de marcação. Os perfis de clareamento sanguíneo foram semelhantes, assim como o perfil de biodistribuição não foi afetado em função da atividade específica de marcação do PSMA-617-177Lu. Contudo, observou-se um retardo na eliminação do PSMA-617-177Lu de órgãos viscerais não alvo (fígado, baço, pâncreas) na marcação com menor atividade específica. Este estudo atestou a estabilidade do PSMA-617-177Lu in vivo, pois não se observou incremento da captação óssea (177LuCl3 possuí tropismo por osso), para ambas as atividades especificas estudadas. Os ensaios com camundongos com tumor de próstata revelaram captação tumoral semelhante, independentemente da atividade específica, contudo observou-se melhor relação tumor/sangue, órgãos e tecidos de interesse com PSMA-617-177Lu com menor atividade específica. O estudo de bloqueio apresentou, para ambas as atividades específicas, redução expressiva na captação tumoral e renal dos radiofármacos. Concluiu-se que a variação da atividade específica de marcação do PSMA-617 não afetou a especificidade de ligação tumoral e a escolha do lutécio-177 (com ou sem carregador) poderá basear-se em fatores como a disponibilidade do radioisótopo e os custos de produção envolvidos.

    Palavras-Chave: lutetium 177; radiopharmaceuticals; prostate; neoplasms; antigen; cell membranes; tumor cells; uptake; carriers; radionuclide kinetics; biological availability; radioimmunodetection; scintiscanning; in vivo; in vitro; positron computed tomography; gamma radiation; alpha particles; beta decay radioisotopes; dosimetry; diagnostic techniques; diagnosis

  • IPEN-DOC 27510

    SILVA, CAMILA R. . Avaliação pré-clínica da fotobiomodulação combinada à radioterapia no tratamento de câncer de mama / Preclinical evaluation of the photobiomodulation combined to radiotherapy in the treatment of breast cancer . 2020. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 140 p. Orientador: Martha Simões Ribeiro. DOI: 10.11606/T.85.2020.tde-17122020-110855

    Abstract: A terapia por fotobiomodulação (PBM) tem sido estudada como radiomodificador em células tumorais, contudo, há poucos trabalhos in vivo que reportam a sua associação com a radioterapia (RT) no tratamento do câncer. Neste estudo, nosso objetivo foi verificar os efeitos da PBM em diferentes regimes associada à RT no tratamento de camundongos com câncer de mama. Camundongos BALB/c fêmeas receberam um inóculo com células de câncer de mama 4T1 e após 14 dias, quando o volume tumoral foi de aproximadamente 0,1 cm³, foram divididos em 8 grupos experimentais (n=5 animais/grupo) e os protocolos de tratamento foram iniciados. A dose de radiação ionizante entregue na RT local foi de 60 Gy divididas em 4 sessões consecutivas (15 Gy/sessão), utilizando uma fonte panorâmica de cobalto 60. Para a PBM, um laser de emissão vermelha (660 nm, 500 mW/cm²) com fluência de 150 J/cm² foi utilizado nos regimes: exposição única (24 h antes do início ou depois do término do protocolo radioterápico (PBM+RT e RT+PBM, respectivamente), concomitante (imediatamente antes ou depois de cada sessão de RT, PBM/RT e RT/PBM, respectivamente) e concomitante fracionado (RT/PBMF) com a fluência de 37,5 J/cm² por sessão. O volume tumoral, análises hematológicas e aspectos clínicos foram monitorados durante 4 semanas. Os nossos resultados apresentaram redução significativa no volume tumoral em relação ao grupo controle (RT) a partir da semana 3 após o tratamento para os grupos com a PBM concomitante antes, depois e fracionada. De acordo com os nossos resultados, a PBM poderia ser usada como adjuvante no tratamento do câncer de mama.

    Palavras-Chave: neoplasms; mammary glands; fluorescence; cobalt 60; biological pathways; nervous system diseases; epitheliomas; animal tissues; biological radiation effects; gamma dosimetry; radiation doses; visible radiation; infrared radiation; laser radiation; light sources; photoreactivation; light emitting diodes; photodiodes; radiotherapy; clinical trials; comparative evaluations; tumor cells; blood cells; reduction

  • IPEN-DOC 27509

    SALGADO, ANDREIA R. . Influência do azul da Prússia alemão e brasileiro no desenvolvimento "in vitro" de embriões murinos irradiados com cobalto 60 (Co60) : uma abordagem reprodutiva e genética / Influence of Brazilian and German Prussian blue on "in vitro" development of murine embryos irradiated with cobalt 60 (60Co): a reproductive and genetic approach . 2020. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 141 p. Orientador: Patrick Jack Spencer. DOI: 10.11606/T.85.2020.tde-05112020-155619

    Abstract: No mundo moderno é crescente o uso da radiação, o que aumenta as chances de acidentes. O azul da Prússia (AzP) é um composto químico com ação medicamentosa empregado em contaminações com Tálio, Césio e Rubídio. Com baixa toxicidade, este composto funciona como uma resina de troca iônica, reduzindo a concentração da molécula radioativa que passa a ser excretada mais eficientemente pela urina e pelas fezes. Sua administração em até 10 minutos após a contaminação reduz a sua absorção em até 40%. O Laboratório Farmacêutico da Marinha do Brasil desenvolveu um azul da Prússia nacional, possibilitando a ampliação da pesquisa e uso em nosso país de tecnologias nucleares, uma vez que aumenta significativamente a competência na proteção com o uso deste tipo de energia. Enquanto o azul da Prússia de origem alemã pôde ser empregado em acidentes como o de Goiânia e o de Chernobyl, o medicamento nacional ainda carece de alguns estudos para uso endógeno com segurança. Além disso, tanto o produto alemão quanto o brasileiro foram pouco investigados do ponto de vista da reprodução em seus diferentes vieses. A avaliação da interferência do azul da Prússia na reprodução, considerando-se o desenvolvimento embrionário e a sua capacidade de proteger embriões expostos à radiação é inédita. Também é bastante escassa a literatura que trata da investigação deste fármaco quanto aos aspectos reprodutivos, quer seja do ponto de vista de sua toxicidade para os estágios iniciais do desenvolvimento embrionário (fase de pré-implantação), quer seja nos casos de prenhes, situação em que muito pouco se conhece sobre a influência do azul da Prússia. O estudo visou avaliar a influência do AzP em diferentes etapas da reprodução em camundongos, comparando o produto alemão com o nacional. Os ensaios in vitro, com embriões indicaram que os compostos têm baixa toxicidade. De forma inesperada, o composto, desenhado para tratar contaminação interna, demonstrou ação também contra radiação de fonte externa, protegendo contra raios gama de 60Co. Embriões tratados com os compostos, irradiados ou não e implantados em fêmeas receptoras, indicaram que o AzP não afetou a viabilidade dos embriões, não impediu a gestação e o parto, não interferiu nos parâmetros zootécnicos tais como, primeiro parto em semanas e tamanho médio da ninhada tampouco apresentou efeito teratogênico. Indicando seu possível uso em gestantes no caso de um acidente nuclear. Este estudo contribuirá para que o produto desenvolvido com tecnologia brasileira possa ser comparado com o composto em uso em todo o mundo, posicionando o Brasil como líder na produção deste composto na América Latina.

    Palavras-Chave: ferrocyanides; iron complexes; contamination; thallium; cesium; rubidium; radionuclide kinetics; excretion; toxicity; low level counting; ion exchange materials; resins; concentration ratio; mice; in vitro; ontogenesis; radiation source implants; reproduction; radiation accidents; dose equivalents; radiation injuries; gamma radiation; cobalt 60; radiation protection

  • IPEN-DOC 27508

    PASQUALINI, ALEXANDRE A. . Efeitos da radiação ionizante em ovários de Rhipicephalus (Boophilus) microplus (ACARI: IXODIDAE) em fase de pré postura / Effects of ionizing radiation on ovaries of Rhipicephalus (Boophilus) microplus (ACARI: IXODIDAE) in pre-laying phase . 2020. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 59 p. Orientador: Valter Arthur. DOI: 10.11606/T.85.2020.tde-17122020-104307

    Abstract: O Rhipicephalus (Boophilus) microplus (Acari: Ixodidae) é uma espécie de carrapato presente nos países de clima tropical e parasitam diversos animais de interesse zootécnico, mas predominantemente, bovinos, e que está diretamente envolvido no complexo de doenças chamado de Tristeza Parasitária Bovina, causadas por infecções com Babesia spp, entre outras e, constituindo-se num fator limitante ao desenvolvimento da pecuária nos países tropicais e subtropicais. Assim, com o intuito de se propor uma alternativa para o controle populacional deste parasita, buscou-se avaliar os efeitos da radiação gama do 60Co no aparelho reprodutor das fêmeas por meio das técnicas como o ensaio do cometa e preparação histológica de fixação em hematoxilina e eosina (H-E) e, o bioensaio de encubação das posturas avaliar a taxa de eclodibilidade para aplicações à técnica do inseto estéril. Vinte e cinco fêmeas ingurgitadas em fase de pré postura foram irradiadas com doses de 0, 5, 10, 15, 20 e 25 Gy para ambos os experimentos (5 fêmeas/tratamento) e após 24h foram dissecadas e seus ovários formaram uma amostra. O ensaio do cometa mostrou que o trauma cromossômico foi proporcional às doses da radiação ionizante. Os achados histológicos demonstraram que à dose de 5 Gy teve aspecto morfohistológico semelhante ao controle; doses de 10 e 15 Gy não evidenciaram efetiva desnaturação dos pedicelos ou epitélio dos ovários, contudo, desarranjos das granulações do vitelo e a presença de numerosos vacúolos nos ovócitos, corroboram com a degeneração celular ou autofagia, o que comprometeria a viabilidade dos ovos. Doses de 20 e 25 Gy mostraram efeitos agudos com significativo comprometimento de toda estrutura do aparelho reprodutor comprometendo a postura. No bioensaio as fêmeas também em fase de pré postura foram submetidas às doses de 0 a 400 Gy e se constatou que a radiação ionizante afetou em aproximadamente 70% o peso da postura, a taxa de eclosão dos ovos da Testemunha foi 68,2% maior que a menor dose ionizante, que quanto maior a dose de radiação, menor o índice de eclosões e nos tratamentos que receberam doses maiores de 20 Gy, não ocorreram eclosões das posturas, estabelecendo-se assim um marco para se estudar a aplicação de técnica do inseto estéril neste espécime.

    Palavras-Chave: cattle; infectious diseases; hemolysis; ticks; parasites; protozoa; control; population dynamics; females; insect release; sterile male technique; pest control; cobalt 60; gamma dosimetry; radiation doses; biological radiation effects; sample preparation; bioassay; comparative evaluations

  • IPEN-DOC 27507

    FARIAS, WELLINGTON de M. . Estudo da composição elementar de conchas do gênero Crassostrea : implicações ambientais e paleoambientais / Study of elemental composition of oyster of Crassostrea genre: enviromental and paleo-enviromental aplications . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 95 p. Orientador: Paulo Sergio Cardoso da Silva. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-23122020-101548

    Abstract: Este trabalho é uma aplicação de análises multielementares no estudo de conchas do gênero Crassostrea, para verificar a possibilidade de se usar elementos traço como marcadores paleoambientais. As amostras de C. mangle e C. brasiliana coletadas abrangeram as regiões sul, sudeste e nordeste do Brasil. Diferenças entre as procedências, composição elementar e mineralógica os foram parâmetros utilizados para correlacionar os resultados obtidos de composição elementar, mineralogia, água de umidade, matéria orgânica e perda ao fogo. Os resultados foram analisados por métodos estatísticos quimiométricos. A análise mineralógica mostrou que todas as amostras analisadas apresentaram composição predominante de calcita. Os resultados das análises térmicas para determinação de matéria orgânica indicaram uma média de 3,3% e os resultados de perda ao fogo uma média de 42%, em fração de massa de carbonato, estando de acordo com a estequiometria do carbonato de cálcio. Foi calculado o fator de enriquecimento (FE) utilizando como referência a água do mar e o La como normalizador. O uso do FE permitiu explicar aproximadamente 78% da variância observada e sua aplicação à análise de agrupamento permitiu a formação de dois grupos compostos majoritariamente por amostras de cada uma das espécies analisadas. Uma vez que a espécie C. mangle é característica de regiões estuarinas e a C. brasiliana de ambientes que variam de estuarino a marinho, pode-se considerar que os grupos formados foram separados em função das características químicas de seu ambiente de crescimento, a aplicação do conceito de FE às concentrações elementares de amostras de conchas de ostras pode ser um promissor indicador de variação ambiental.

    Palavras-Chave: mathematical solutions; statistical models; paleontology; environmental impacts; metamorphism; geology; hydrothermal alteration; differential thermal analysis; ignition; stoichiometry; calcium carbonate; molluscs; shells; sample preparation; trace amounts; neutron activation analyzers; x-ray diffraction; x-ray fluorescence analysis; brazil

  • IPEN-DOC 27506

    FERREIRA, WANDERSON L. . Estudo de interações hiperfinas nas sondas de 111Cd e 181Ta adicionadas ao CeO2 por espectroscopia de correlação angular γ-γ perturbada e cálculo de primeiros princípios / Study of hyperfine interactions in 111Cd and 181Ta probes added to CeO2 by perturbed γ-γ angular correlation spectroscopy and first principles calculation . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 109 p. Orientador: Rajendra Narain Saxena. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-04112020-112212

    Abstract: Nesta dissertação foi investigado a origem do Gradiente de Campo Elétrico (EFG) no CeO2 por meio das sondas 181Ta e 111Cd, através de Cálculos de Primeiros Princípios e espectroscopia de Correlação Angular γ-γ Perturbada diferencial no tempo (PAC). Na abordagem experimental desenvolveu-se um protocolo de preparação da amostra de CeO2 pelo processo sol-gel e caracterizou-se estruturalmente a amostra pela técnica de Difração de Raios-X (DRX). E também definiu-se um método eficiente de incorporar as sondas PAC para estudar as interações hiperfinas no CeO2, em particular, grandezas chave como a maior componente do EFG (Vzz) e parâmetro de assimetria (η). Na abordagem teórica e computacional, os cálculos foram desenvolvidos no código WIEN2k, através do método All-electron que é baseado no formalismo da Teoria do Funcional da Densidade (DFT), onde o potencial de troca e correlação (Vxc) foi descrito através da Aproximação do Gradiente Generalizado (GGA) na parametrização de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE). Os resultados experimentais de PAC com 111Cd estão em excelente concordância com a literatura, onde foi possível caracterizar dois sítios nos quais podem ser atribuídos a presença de monovacâncias (VÖ) e divacâncias de Oxigênio (2VÖ), também reportou-se um sítio de contorno de grão que está relacionado a After effects. Em relação as medidas de PAC com 181Ta, especulou-se um sítio de caráter regular associado a formação de CeHfO2 e um outro sítio relacionado defeitos de contornos de grão. O EFG calculado depende crucialmente da posição cristalográfica do complexo impureza-defeito e estão em excelente concordância com as medidas de PAC. Esses resultados de cálculo contribuíram no entendimento sobre o papel das impurezas na formação de vacâncias de oxigênio na céria. Além disso com esses cálculos foi possível obter informações de difícil determinação experimental para entender os processos estruturais e eletrônicos causados pela presença de defeitos pontuais na céria como a representação da Densidade dos Estados eletrônicos (DOS) e a computação do Vzz por camada eletrônica.

    Palavras-Chave: hyperfine structure; magnetic gradient accelerators; spectral density; gamma-gamma logging; perturbed angular correlation; boundary conditions; probes; rare earths; cerium oxides; tantalum; cadmium; sol-gel process; x-ray direction; electron-capture detectors; calculation methods

  • IPEN-DOC 27505

    TATEI, TATIANE Y. . Estudo das características eletroquímicas de supercapacitores preparados com eletrólitos à base de líquido iônico (LIs) de baixo impacto ambiental / Study of the electrochemical characteristics of supercapacitors prepared with electrolytes based on ionic liquid (ILs) of low environmental impact . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 128 p. Orientador: Rubens Nunes de Faria Júnior. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-05112020-161114

    Abstract: O trabalho visa dispor sobre os resultados do estudo das características eletroquímicas de supercapacitores operando com eletrólito à base de líquido iônico de baixa toxicidade, considerando a influência da temperatura de operação e do potencial nominal máximo nas propriedades eletroquímicas de supercapacitores como indicadores da estabilidade eletroquímica do eletrólito empregado nestes dispositivos. Foi utilizado eletrodo comercial de carbono ativado, combinado em várias proporções molares, eletrólito a base de glicerol e KOH e sais de ChCl e K2CO3. Na primeira parte sem o revestimento do coletor de corrente acoplado com fio de níquel, e na segunda parte com revestimento do coletor de corrente acoplado com fio de platina com tinta sintética inoxidável e inerte. Os supercapacitores com eletrólitos de líquido iônico foram comparados com supercapacitores em eletrólitos que utilizam solução aquosa KOH e eletrólito orgânico, verificando a estabilidade e o comportamento dos supercapacitores entre a temperatura ambiente e a 80 °C. Ademais, foi avaliada a influência do tipo de eletrólito na capacidade de armazenamento e resistência interna em série (ESR) dos supercapacitores. As propriedades elétricas foram investigadas em um analisador eletrônico computadorizado com disponibilidade para testes de ciclos galvanostático e voltametria cíclica, determinando a capacitância específica e resistência interna. Foram realizados, também, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios X (DRX). As taxas de varredura de voltametria variaram de 1 a 30 mV s-1. Uma taxa de varredura mais baixa levou a uma capacitância específica mais alta com um potencial máximo aplicado de 2,1 V, tanto para os eletrólitos LIs à temperatura ambiente quanto para 80 °C. Além do aumento das concentrações molares dos eletrólitos e a elevação da temperatura do sistema para 80 °C em relação à temperatura ambiente levou a um maior valor de capacitância específica. No geral, o método do ciclo galvanostático teve um aumento na densidade de corrente elétrica, enquanto o tempo de carga e descarga diminuiu.

    Palavras-Chave: supercapacitors; electric batteries; electrodes; electrochemical energy conversion; bismuth alloys; iron oxides; calcium; synthesis; hydrogen compounds; nanomaterials; doped materials; sample preparation; x-ray diffraction; scanning electron microscopy; impedance; spectroscopy; spectral density; thermodynamic properties; electrical properties; dielectric properties; energy sources; stored energy; environmental effects

  • IPEN-DOC 27504

    BARRETO, ROGERIO L. . Fabricação de equipamento para avaliação do desgaste microabrasivo e aplicação em ligas Al-19% Si com adições de magnésio e cobre obtidas por fundição por centrifugação / Manufacture of equipment for evaluation of microabrasive wear and application in Al - 19% Si alloys with magnesium and copper additions obtained by centrifugal casting . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 94 p. Orientador: Antonio Augusto Couto. Coorientador: Nelson Batista de Lima. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-23122020-102755

    Abstract: Ligas do sistema Al - Si são as mais importantes entre as ligas fundidas de alumínio. Como a densidade do silício (2,33 g/cm3) e do Mg2Si (1,88 g/cm3) são menores do que a do alumínio (2,67g/cm3,) pretende-se com a fundição por centrifugação obter uma maior concentração de partículas de silício primário e de Mg2Si na parede interna da camisa. Nesse sentido, os objetivos do trabalho são realizar a construção de uma máquina para o estudo de desgaste microabrasivo e determinar o desgaste na superfície interna de tubos fundidos por centrifugação de ligas Al-Si hipereutéticas com adições de magnésio e cobre. As amostras para ensaios de desgaste microabrasivo foram retiradas da parede interna da camisa de cilindro automotivo obtida pelo processo fundição por centrifugação. A construção da máquina para o ensaio de desgaste microabrasivo por esfera rotativa ocorreu com êxito após uma etapa inicial utilizando um protótipo em escala menor. A análise do desgaste microabrasivo foi realizada em amostras da liga Al-19%Si com adições de 2,5 e 5% de cobre e magnésio. As ligas foram obtidas pelo processo de fundição por centrifugação nas composições Al-19%Si, Al-19%Si-2,5%Mg-2,5%Cu e Al-19%Si-5%Mg-5%Cu. O desenvolvimento de uma máquina e a avaliação das superfícies internas de tubos centrifugados com adições de magnésio e cobre, permitiram concluir que a máquina teve sucesso quanto à geração das calotas de desgaste nas regiões inicial, central e final dos tubos centrifugados. Para cada tubo e região foram obtidas as áreas, os volumes e as profundidades das calotas de desgaste, que variaram de acordo com a quantidade de partículas primárias de silício e de Mg2Si que se concentraram na superfície interna do tubo centrifugado. A resistência ao desgaste está relacionada com a presença de partículas primárias na superfície interna dos tubos centrifugados. Contudo, uma quantidade excessiva de partículas primárias acumuladas junto à superfície interna dos tubos centrifugados pode conduzir a um desgaste maior devido ao maior arrancamento das partículas.

    Palavras-Chave: internal combustion engines; thermal diffusion; microstructure; abrasives; tubes; aluminium base alloys; silicon alloys; magnesium additions; copper additions; machinery; fabrication

  • IPEN-DOC 27503

    JACOVONE, RAYNARA M.S. . Estudo do comportamento eletroquímico do óxido de grafeno reduzido/Ni sintetizado por radiação ionizante / Study of the electrochemical behavior of reduced graphene oxide/Ni synthesized by ionizing radiation . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 108 p. Orientador: Solange Kazumi Sakata. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-23122020-104210

    Abstract: O presente trabalho descreve um processo atraente e verde para obtenção de nanocompósitos de rOG-Ni utilizando a radiação ionizante: radiação gama e feixe de elétrons. Os experimentos foram realizados, em meio aquoso, a temperatura e pressão ambiente e sem a geração de resíduos tóxicos e subprodutos indesejáveis. O OG foi esfoliado em água/isopropanol (1:1) e submetido à radiação gama nas doses de 20, 40 e 80 kGy e taxa de dose de 10 kGy/h para a obtenção do rOG. Para a síntese do rOG/Ni os experimentos foram realizados na presença de Ni(NH3)6Cl2. O rOG foi caracterizado por difração de Raios X (DRX), espectroscopia Raman e de fotoelétrons por Raios X (XPS) e o rOG-Ni por DRX e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os resultados de espectroscopia Raman e XPS confirmaram a formação do rOG e que o grau de redução foi proporcional ao aumento da dose aplicada sobre o óxido de grafeno. A morfologia do nanocompósito rOG-Ni foi avaliada por MET e pode-se observar nanopartículas de níquel uniformemente distribuídas sobre as folhas de rOG. Histogramas de tamanho médio de NPs indicaram que para a amostra sintetizadas por raios gama a 80 kGy, obteve-se nanopartículas menores quando comparada com a amostra irradiada a 40 kGy, sugerindo que, quanto maior a dose aplicada, menor o tamanho da nanopartícula formada. A comparar os resultados de DRX para o rOG-Ni obtido pelas duas técnicas de radiação ionizante, nas mesmas doses aplicadas, foi observado que para o nanocompósito sintetizado por radiação gama houve a redução do óxido de grafeno simultaneamente a formação das nanopartículas de níquel, enquanto que para o feixe de elétrons houve apenas a redução dos íons de níquel levando a formação da nanopartícula. Para estudo do comportamento eletroquímico, eletrodos do tipo screen printed electrode (SPE) foram modificados com o rOG e rOG-Ni sintetizados por radiação gama. Os voltamogramas cíclicos obtidos apresentaram um comportamento reversível para todas as amostras na presença de K4Fe(CN)6, e o valor da corrente de pico anódica (Ipa), mostrou-se diretamente proporcional ao aumento da dose aplicada sobre o nanomaterial em seu processo de redução.

    Palavras-Chave: graphene; oxide minerals; synthesis; nanocomposites; nickel alloys; materials handling; materials testing; x-ray diffraction; transmission electron microscopy; raman spectroscopy; voltametry; electrodes; electrochemistry

  • IPEN-DOC 27502

    CAMPOS, RAFAEL F. . Estudo de biodistribuição de radiofármaco marcado com 99mTc pelo método invasivo e não invasivo utilizando o micro PET/SPECT/CT / Biodistribution study of 99mTc-labeled radiopharmaceuticals by the invasive and non-invasive method using micro PET/SPECT/CT . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 95 p. Orientador: Elaine Bortoleti de Araújo. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-23122020-112629

    Abstract: As farmacopeias Europeia e Americana (USP) recomendam que estudos de controle de qualidade de radiofármacos envolvendo sistemas biológicos sejam realizados por métodos invasivos. Entretanto, esses métodos consomem tempo considerável, contribuindo para a exposição do trabalhador à radiação. Por outro lado, a imagem pré-clínica permite uma perspectiva de estudos longitudinais, com potencial para fornecer medições quantitativas de biodistribuição de radiotraçadores e reduzir o número de animais necessários por estudo, sendo mais econômico e mais ético do que os métodos tradicionais encontrados na literatura. Este trabalho avaliou o potencial do método de imagem em micro SPECT/CT na avaliação quantitativa da biodistribuição do radiofármaco DMSA-TEC marcado com 99mTc, comparando os resultados com o método invasivo. A pureza radioquímica das marcações realizadas para método não invasivo apresentou resultado em média de 90,43 ± 1,59 %, atendendo ao critério de aceitação (≥ 85%, USP). A quantificação da captação do radiofármaco nos órgãos de interesse (rins e fígado+baço) foi realizada a partir de imagens SPECT/CT, pré-processadas com o algoritmo iterativo OSEM. Os órgãos de interesse foram selecionados e o processamento das imagens foi realizado pelo software Pmod 4.0. Apesar do método não invasivo produzir resultados quantitativos de %A.I. nos rins que não atenderam ao critério farmacopeico, promoveu resultados reprodutíveis, sugerindo que o método possa ser aprimorado para aplicação na rotina de análise de lotes de radiofármacos, considerando a possibilidade de estabelecimento de correlação quantitativa com o método invasivo e a definição de critérios de aceitação próprios para o método não invasivo. A reprodutibilidade demonstrada pelo método não invasivo encoraja sua aplicação para obtenção de resultados quantitativos em estudos relacionados ao desenvolvimento de novos radiofármacos.

    Palavras-Chave: emission computed tomography; positron computed tomography; single photon emission computed tomography; image processing; quality control; peptides; radioisotopes; technetium 99; radiopharmaceuticals; labelled compounds; biological localization; post-irradiation examination; diagnostic techniques; diagnosis; experiment results; performance testing; gamma radiation

  • IPEN-DOC 27501

    MUNHOZ, PEDRO M. . Caracterização da blenda de PBAT/PLA poli (butileno adipato cotereftalato)/poli (ácido lático) irradiada por feixe de elétrons / Characterization of the blend of PBAT/PLA - poly (butylene adipate co-terephthalate)/poly (lactic acid) irradiated by electron beam . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 183 p. Orientador: Wilson Aparecido Parejo Calvo. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-23122020-121240

    Abstract: O objetivo desta pesquisa foi caracterizar da blenda polimérica de Poli(adipato de butileno co-tereftalato)/Poli (ácido lático) (PBAT/PLA), após processamento de irradiação com feixe de elétrons em diferentes doses. As amostras foram irradiadas com doses absorvidas de 5, 10, 15, 25, 50, 65 e 80 kGy, após irradiação, foram submetidas aos experimentos de ensaios de tração, impacto, dureza, termogravimetria, calorimetria exploratória diferencial, difração de raios X (DRX) e suscetibilidade microbiana. Os resultados mostraram um incremento de 44% em relação à resistência ao impacto na dose absorvida de 65 kGy, porém o módulo de elasticidade diminuiu 56%, e a tensão de ruptura diminuiu 55% nesta mesma dose. Em relação ao alongamento, não foram observadas alterações significativas causadas pela radiação o mesmo ocorrendo com: a dureza, o grau de cristalinidade, analisada por meio do ensaio de DRX, a suscetibilidade microbiana e a temperatura de transição vítrea. Para a termogravimetria - TG foi observado um incremento de 17,4% na dose absorvida de 65 kGy, em relação ao calor de mudança cristalina do PLA, observou-se um acréscimo de 13,1% na dose de 80 kGy, entretanto, para esta mesma dose, verificou-se uma redução de: 2,4% na temperatura de fusão e de 12,1% no calor de fusão da blenda de PBAT/PLA. Para o grau de cristalinidade, analisado por meio do DSC, pode-se observar um decréscimo de 12,1%. Concluindo, essa mistura irradiada, conforme prevista pode ser usada para produzir produtos ambientalmente amigáveis os quais podem absorver energia de impacto e obter mais estabilidade térmica quando a blenda polimérica de PBAT/PLA é irradiada com a dose de 65 kGy.

    Palavras-Chave: polymerization; mixers; butenes; polyethylene terephthalate; lactic acid; carboxylic acids; sample preparation; calorimetry; x-ray diffraction; thermal gravimetric analysis; hardness; tensile properties; crystallization; bioconversion; electron beams; radiation doses; dose equivalents; environmental impact statements; specificity

  • IPEN-DOC 27500

    SILVA, PAULA M. da . Obtenção de eletrodos nanoestruturados de ZnO para aplicação em células fotovoltaicas / Synthesis of ZnO nanostructured electrodes for use in photovoltaic cells . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 98 p. Orientador: Rubens Nunes de Faria Júnior. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-05112020-170759

    Abstract: A necessidade por energia elétrica tem impulsionado a pesquisa por fontes renováveis e sustentáveis para a geração de energia, como a energia solar. Neste sentido, as células solares sensibilizadas por corante (DSSC, do inglês Dye Sensitized Solar Cell) são promissoras por fornecer energia sobre qualquer intensidade luminosa. O óxido de zinco (ZnO) é um semicondutor do tipo n estudado para emprego nesses dispositivos por ser um material atóxico, barato e ambientalmente amigável, além de ter banda proibida de 3,7 eV. Este trabalho objetivou a obtenção de eletrodos de ZnO nanoestruturados seguindo os seguintes métodos: SILAR, do inglês, successive ionic layer adsorption and reaction, para obtenção da semente e; CBD, do inglês, chemical bath deposition, para crescimento da nanoestrutura. Para a síntese das nanoestruturas foi utilizado como precursores: acetato de zinco dihidratado, cloreto de zinco, sulfato de zinco heptahidratado e nitrato de zinco hexahidratado. Para cada precursor utilizado foram obtidos fotoanodos de filmes nanoestruturados com morfologias distintas com espessura da ordem de 10 µm, com orientação preferencial na direção do eixo basal <0002> e fotoanodos com o material particulado filtrado do banho químico. Estes fotoanodos foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica, fluorescência de raios X e difração de raio X. As DSSCs confeccionadas com fotoanodos de ZnO nanoestruturados mostraram que os mecanismos de transporte de cargas foram influenciados pela morfologia do ZnO. O material particulado originário dos sais de cloreto e nitrato de zinco apresentaram morfologia semelhante após a cominuição resultando em DSSCs semelhantes. A DSSC do pó de sulfato de zinco apresentou os melhores parâmetros elétricos e a maior eficiência (η = 0,71 ± 0,02 %).

    Palavras-Chave: adsorption; ionic reactions; ionic conductivity; electrodeposition; thin films; deposition; substrates; dyes; nanomaterials; synthesis; zinc oxides; zinc chlorides; zinc sulfates; zinc nitrates; photoanodes; photovoltaic cells; solar collectors; electrodes; scanning electron microscopy; atomic force microscopy; x-ray fluorescence analysis; x-ray diffraction

  • IPEN-DOC 27499

    ALENCAR, MILTON A. . Efeito do estiramento à frio no aço utilizado na fabricação de rodas avaliado por propriedades mecânicas e por tensões residuais / Cold metal spinning's effect in the steel used to fabricate wheels evaluated by mechanic properties and residual stresses . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 82 p. Orientador: Cristiano Stefano Mucsi. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-23122020-122456

    Abstract: Este estudo tem como objetivo a investigação e análise das propriedades mecânicas antes e depois dos processos de soldagem e estiramento (repuxo por revolução), do aço utilizado na fabricação de rodas para caminhões e ônibus. O estiramento na fabricação de rodas é utilizado para aumentar a largura do componente aro com a redução de espessura, e na conformação do componente disco, que devem atender aos perfis determinados em projeto, de modo a resistir aos esforços de fadiga por ciclagem e de momentos de flexão e torção, alternados. A presente proposta é estudar os efeitos do processo de estiramento no material da roda, pois com o melhor entendimento destes efeitos, pode-se maximizar a otimização da massa da roda, um grande objetivo a ser alcançado para o setor de fabricação de rodas de aço. Os métodos propostos para a identificação dos efeitos do estiramento no aço empregado para a fabricação de rodas foram ensaios de tração, análise metalográfica, análise do comportamento das deformações do material utilizando a técnica de correlação de imagens digitais (DIC), e medidas de tensões residuais por difração de raios X (SAE HS 784, 2003), somados a mapas de dureza, executados no material antes e após o processo de estiramento. As variações dos percentuais de redução de espessuras no processo de estiramento foram correlacionadas com as variações de resistência a tração. Isto para verificação da relação da variação de espessura com a variação dos valores de resistência a tração. E observou-se um aumento na tensão de ruptura a tração a cada aumento de percentual de redução de espessura do material no estiramento, chegando a um aumento de 50% na resistência a tração, numa redução de 55% na espessura da matéria prima, com a consequente perda de deformação. Nas regiões soldadas e afetadas pela solda foram identificadas somente tensões residuais compressivas, de grande importância para o aspecto funcional do componente.

    Palavras-Chave: mechanical properties; fatigue; welding; fibers; steels; process control; fabrication; processing; wheels; vehicles; industry; residual stresses; tensile properties; design; correlations; digital systems; image processing; x-ray diffraction

  • IPEN-DOC 27498

    MORAES, MARCIO R. . Avaliação do desempenho térmico das paredes e níveis de conforto de uma edificação bioclimática em uma região de clima quente e seco / Evaluation of the thermal performance of walls and comfort levels of a bioclimatic dwelling in hot and dry weather . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 72 p. Orientador: Marcus Paulo Raele. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-05112020-173658

    Abstract: Em regiões de clima quente e seco, como em parte das regiões norte, nordeste e centro-oeste do Brasil, a intensa radiação solar nas edificações aumenta o consumo de energia elétrica com ar condicionado, principalmente em construções com vedações de baixa resistência térmica. Embora no Brasil a matriz energética utilize principalmente fontes renováveis, os impactos da implantação das usinas não são desprezíveis. A arquitetura bioclimática oferece soluções passivas para o conforto térmico nas edificações com baixo investimento, pouca manutenção e boa eficiência térmica. Nesse contexto, uma residência bioclimática foi construída, aplicando diferentes composições de paredes para avaliar suas propriedades térmicas em um cenário real. Este trabalho avaliou as temperaturas internas e externas de cada tipo de composição de parede durante um ano. Outros parâmetros físicos, como umidade relativa, irradiância solar e refletância da tinta também foram medidos e analisados. Os custos e a economia foram calculados em um breve estudo de viabilidade, apontando o isolamento térmico com Poliestireno Expandido (EPS) como uma solução acessível para o problema de calor causado pela luz solar e o consumo de energia elétrica com climatização.

    Palavras-Chave: thermal insulation; temperature control; solar radiation; heat transfer; paints; walls; buildings; ion exchange materials; thermoplastics; polystyrene; organic polymers; architecture; climate models; renewable energy sources; technology utilization; energy consumption; energy efficiency; electricity; regional analysis; performance testing; comparative evaluations

  • IPEN-DOC 27497

    CASORLA, MARCELO E. . Desenvolvimento de um simulador computacional para o reator nuclear de pesquisa IPEN/MB-01 / Development of a computer simulator for the nuclear research reactor IPEN/MB-01 . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 76 p. Orientador: Marcelo da Silva Rocha. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-23122020-123332

    Abstract: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um simulador computacional para o Reator Nuclear de Pesquisa IPEN/MB-01. O Simulador foi desenvolvido em plataforma SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), onde foram desenvolvidos modelos matemáticos e a configuração de interfaces gráficas em ambiente Windows. Será utilizada uma modelagem simplificada dos principais fenômenos físicos relacionados com a operação do reator e os sistemas de controle de reatividade, resfriamento e proteção do reator. O Simulador permite uma IHM (Interação Homem-Máquina) através de manipulação de variáveis dos sistemas e monitoramento de tendências das grandezas durante a operação do reator, mostrando-se uma ferramenta interativa para ensino, treinamento e reciclagem para profissionais no Reator Nuclear IPEN/MB-01, permitindo simulações das operações de partida, manobra de potência e parada.

    Palavras-Chave: ipen-mb-1 reactor; zero power reactors; research and test reactors; simulation; computerized simulation; computer codes; reactor control systems; engineered safety systems; human factors engineering; reactor operators; tools; interactive display devices; training; learning

  • IPEN-DOC 27496

    SUGIMOTO, HUGO Y. . Influência da adição de Ca nas propriedades térmicas e elétricas do BiFeO3 / Influence of Ca doping on thermal and electrical properties of BiFeO3 . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 77 p. Orientador: Eliana Navarro dos Santos Muccillo. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-06112020-111631

    Abstract: Neste trabalho foi investigado o efeito da adição de cálcio no BiFeO3, especificamente na sua microestrutura e nas propriedades térmicas e elétricas. Outro objetivo foi obter um roteiro otimizado para a obtenção do BiFeO3 pelo método convencional de reação em alta temperatura. O BiFeO3 foi preparado por meio de mistura dos óxidos reagentes seguido de reação a altas temperaturas, assim como as amostras de Bi1-xCaxFeO3 com 0≤x≤0,5. A sinterização convencional dos compactos foi realizada em condições determinadas de temperatura e tempo de patamar visando maximizar sua densidade. Também se fez uso da técnica de sinterização híbrida com micro-ondas, com o objetivo de determinar sua influência na densificação e na microestrutura do composto. A difração de raios X foi utilizada para o estudo das estruturas cristalinas dos materiais obtidos. A observação da microestrutura foi feita em microscópio eletrônico de varredura. A análise térmica permitiu identificar eventos térmicos relacionados com a temperatura de Curie e de Néel. Medidas elétricas foram obtidas por espectroscopia de impedância. Os resultados obtidos permitiram delinear um roteiro otimizado do BiFeO3 pelo método convencional, além de possibilitar melhor entendimento do efeito do Ca nas características térmicas, estruturais, elétricas e dielétricas do composto.

    Palavras-Chave: bismuth alloys; iron oxides; solution mining; calcium; synthesis; nanomaterials; doped materials; sample preparation; x-ray diffraction; scanning electron microscopy; impedance; spectroscopy; spectral density; thermodynamic properties; solution mining; electrical properties; dielectric properties; hydrides; microwave radiation

  • IPEN-DOC 27495

    OLIVEIRA, GLAUCIA A.C. de . Purificação do carbonato de lítio utilizando a técnica de troca iônica / Purification of lithium carbonate using the ion exchange technique . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 95 p. Orientador: Jose Oscar William Vega Bustillos. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-23122020-124525

    Abstract: A obtenção do carbonato de lítio, Li2CO3, é resultado de processos de extração a partir de diversos minerais, entre estes o espodumênio, LiAlSi2O6. Produtos com grau de pureza da ordem de 85% em Li2CO3 são utilizados para aplicações em esmaltes sintéticos, adesivos, graxas e lubrificantes. Já para aplicação em baterias e medicamentos é necessário um grau de pureza da ordem de 99% em Li2CO3, ou seja, matérias prima de maior pureza apresentam maior valor agregado, pois são destinadas para aplicações de alta tecnologia ou para áreas estratégicas. O objetivo deste trabalho é viabilizar a purificação do Li2CO3 via operação de troca iônica. As impurezas indesejáveis presentes em maior teor no Li2CO3 são o sódio e o cálcio. Para separar esses dois elementos do lítio ou pelo menos, diminuir as suas concentrações, foi utilizada uma resina trocadora de cátions forte na forma H+. Esse trocador foi condicionado com solução de metanol, CH3OH, a 50%v/v e ácido nítrico, HNO3, 0,1 M. Os experimentos partiram de uma solução de Li2CO3 com 98,5% de pureza. Os componentes do eluente utilizado na etapa de eluição são: ácido nítrico, metanol e água. A separação do lítio dos demais componentes é obtida, com uma mistura de metanol 80%v/v e ácido nítrico 0,5M, com vazão 3 mL min-1. A determinação dos teores de lítio, sódio e cálcio nas soluções de cada ciclo cromatográfico da troca iônica, foi realizada por Espectrometria de Emissão Óptica com Fonte de Plasma de Argônio, ICP-OES. A partir da avaliação dos resultados e das condições experimentais obteve-se a resolução cromatográfica dos picos desses cátions. Os cálculos sugerem que, a partir das soluções obtidas na etapa de eluição, obtém-se o Li2CO3 com pureza da ordem de 99% ou superior em determinadas frações.

    Palavras-Chave: ion exchange materials; cations; resins; chromatography; icp mass spectroscopy; lithium carbonates; purification; sodium; calcium additions; raw materials; silicate minerals; enamels; adhesives; greases; lubricants; mineral oil; materials handling; nitric acid; metanol; hydrogen; aqueous solutions

  • IPEN-DOC 27494

    CARVALHO, GLAUBER M. de . Desenvolvimento de uma camada semântica para um protótipo de repositório de dados de pesquisas de análise por ativação neutrônica / Development of a semantic layer for a prototype of research data repository in neutron activation analysis . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 64 p. Orientador: Mário Olímpio de Menezes. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-17122020-112928

    Abstract: Um dos pilares da ciência é a possibilidade de reprodução dos resultados de pesquisas científicas por pesquisadores independentes, tornando possível a validação dos métodos, dos resultados e suas conclusões. Para que isto seja possível no cenário atual, onde a produção de dados científicos tomou uma proporção gigantesca (Big Data), métodos sistemáticos de armazenamento, curadoria e disponibilização dos dados precisam ser implementados. Diante do grande volume de dados disponíveis, todo o processo científico é impactado, possibilitando o surgimento de um novo paradigma científico: a e-Science ou e-Ciência. Neste trabalho foram desenvolvidos uma ontologia para o domínio dos dados da área de Análise por Ativação Neutrônica e de um protótipo de repositório de dados de pesquisa. A metodologia adotada para a construção da ontologia foram o Léxico Aplicado da Linguagem (LAL) e a Ontology Development 101 (Método 101). A integração da camada semântica com o SGBD PostgreSQL foi emulada através do Protégé e sua ferramenta Ontop, realizando uma conexão direta com o banco de dados relacional. Nesta emulação, consultas semânticas foram realizadas em SPARQL. Os resultados apresentados demonstram os ganhos oriundos desta integração e apontam para vantagens de se ter uma camada semântica em um repositório de dados, incluindo, mas não se limitando, à maior possibilidade de reuso dos dados visto que podem ser melhor entendidos a partir da ontologia que os descreve. O protótipo de repositório foi desenvolvido utilizando-se um framework de desenvolvimento Web de código aberto - Django, com a linguagem de programação Python, o que possibilitou bastante flexibilidade e agilidade neste processo.

    Palavras-Chave: scientific personnel; nuclear physics; nuclear matter; nuclear data collections; neutron activation analysis; national science foundation; information systems; data acquisition systems; knowledge management; domain structure; commutation relations; information dissemination; technology transfer; websites; data analysis; data processing; compiled data; data compilation; data base management; programming languages; computer codes

  • IPEN-DOC 27493

    FERREIRA, GABRIEL B.A. . Avaliação da radioatividade natural em águas subterrâneas do município de Campos do Jordão, SP / Evaluation of natural radioactivity in groundwater in the municipality of Campos do Jordão, SP . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 77 p. Orientador: Brigitte Roxana Soreanu Pecequilo. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-06112020-112833

    Abstract: Foi feita uma avaliação da atividade radioativa presente na água de fontes não comercializadas no município de Campos do Jordão (SP) com seis coletas independentes para sete fontes selecionadas ao longo do período entre janeiro de 2018 e março de 2019. A determinação das atividades alfa e beta total deu-se por meio de um detector proporcional de fluxo gasoso do modelo Berthold LB 770, no método conhecido como screening, no qual não são discriminados os elementos químicos presentes na amostra. A precisão do detector proporcional foi comprovada com o uso de soluções padrão amplamente analisadas por laboratórios de outras instituições e os resultados obtidos enquadraram-se no padrão mais alto de qualidade quanto ao desvio padrão dos valores obtidos para estas soluções. Os resultados foram comparados com os limites de atividade estabelecidos pela CNEN - Comissão Nacional de Energia Nuclear na Posição Regulatória 3.01/012:2020 de respectivamente 0,5 Bq/L para alfa e 1 Bq/L para beta, de modo que nenhum dos valores medidos iguala ou ultrapassa o limite proposto, por tanto as águas das fontes analisadas estão dentro dos padrões de potabilidade no que diz respeito a atividade radioativa. Verificou-se diferentes patamares de atividade e de variação sazonal entre as fontes, com destaque para a Fonte Simão que apresentou a maior média de atividade alfa (0,0737 ± 0,0082 Bq/L) e a Fonte da Amizade com a maior média de atividade beta (0,1209 ± 0,0135 Bq/L). Na Fonte da Vila Britânia foram verificados os menores valores tanto para alfa (0,0354 ± 0,0042 Bq/L) quanto para beta (0,0590 ± 0,0077 Bq/L). A análise dos dados de concentração de atividade juntamente com os dados de precipitação não permitiu indicar possíveis correlações entre a precipitação; o mesmo se deu para temperatura das amostras e a concentração de atividade. Um período maior de estudos seria necessário para que possíveis padrões sazonais de alteração na concentração de atividade pudessem ser verificados ou mesmo descartados.

    Palavras-Chave: ground water; radiation doses; effective radiation doses; radiation detection; radiation monitoring; naturally occurring; radioactive materials; natural radioactivity; beta detection; beta dosimetry; alpha dosimetry; environmental effects; radiation protection; comparative evaluations; brazil

  • IPEN-DOC 27492

    FILHO, FRANCISCO A. de A. . Projeto e desenvolvimento de um posicionador radiográfico de crânio para cães e gatos / Design and development of a radiographic skull positioner for dogs and cats . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 72 p. Orientador: Letícia Lucente Campos Rodrigues. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-05102020-141917

    Abstract: Esse trabalho teve como finalidade desenvolver um posicionador radiográfico que facilite o exame, por permitir que o crânio do animal fique simétrico, mesmo sendo posicionado por tutores, ou seja, pessoa sem treinamento, e que permita imagens com padrão de laudo. No projeto foi estudado o material PMMA (polimetilmelacrilato), por ser transparente, resistente e fácil de higienizar, como também um material que reduz o espalhamento da radiação ionizante e possui número atômico efetivo próximo da água. Para os testes de avaliação de dose foram utilizados dosímetros termoluminescentes (TL) de CaSO4:Dy, produzidos pelo Laboratório de Materiais Dosimétricos do Centro de Metrologia das Radiações (LMD-CMR) do IPEN. Os testes de calibração empregando o equipamento de raios X, como também testes realizados com os simuladores, foram realizados no Laboratório NEWVET. O selecionamento do lote dos dosímetros seguiu as orientações do CASEC (Comitê de Avaliação dos Serviços de Ensaio e Calibração). A resposta TL de todas as pastilhas do lote selecionado varia no máximo 23%. Foi avaliada a resposta TL na área de diagnóstico veterinário em função da dose no intervalo de dose e energia de interesse, sendo obtido o comportamento linear da resposta TL de cada porta-dosímetro nos diferentes posicionamentos durante os testes com os posicionadores, com e sem a e utilização de objetos simuladores de crâneo animal. Os resultados apontam para uma uniformidade da energia e da dose média para os diferentes posicionadores no tempo de 0,1s, sendo este o mais utilizado em protocolos de diagnóstico por imagem de crânio para cães e gatos. Os resultados são importantes informações para revisão das normas de proteção radiológica envolvendo humanos e animais, reforçando os cuidados com a radiação ionizante no tocante ao desenvolvimento de técnicas e equipamentos que visem a diminuição de dose no operador e no paciente.

    Palavras-Chave: x-ray radiography; image processing; symmetry; proximity scattering; pmma; polyacrylates; ionizing radiations; radiation dose ranges; dose equivalents; dosimetry; thermoluminescent dosemeters; calcium sulfates; skull; animals; cats; dogs; radiation protection; veterinary medicine

  • IPEN-DOC 27491

    MAICHIN, FERNANDA . Utilização de TiO2 microestruturado em processos de fotodecomposição solar de enrofloxacina e oxitetraciclina de águas contaminadas / Use of microstructured TiO2 in enrofloxacin and oxytetracycline solar photodecomposition processes of contaminated water . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 87 p. Orientador: Nilce Ortiz. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-23122020-130251

    Abstract: Os antibióticos utilizados na medicina humana e veterinária foram detectados em várias matrizes (águas superficiais, efluentes, águas subterrâneas, solos e sedimentos) e a presença deste poluente no ambiente aquático prejudica o tratamento de água, além de promover o aumento da resistência de bactérias, tornando alguns antibióticos ineficazes no tratamento de diversas doenças. A fotodecomposição solar pode ser empregada na quebra das moléculas de antibióticos de forma que eles se tornem subprodutos menos agressivos até a completa mineralização em CO2 e água. A energia solar é um recurso natural, abundante e renovável, adicionalmente o TiO2 tem sido amplamente utilizado como fotocatalisador dos processos decomposição. No entanto, para que a reação ocorra eficientemente é necessário o uso de um semicondutor com elevada área superficial. A síntese do TiO2 utilizando cultura de leveduras como biomolde promove a obtenção do TiO2 microestruturado com maior área superficial e porosidade, e o aumento da eficiência do processo de decomposição. No presente estudo, foram escolhidos os principais antibióticos veterinários em uso na indústria brasileira de proteína animal, devido ao elevado consumo e descarte, a oxitetraciclina e a enrofloxacina. O TiO2 sintetizado foi analisado por análise termogravimétrica (TGA), análise granulométrica por Brunauer-Teller-Emmett (BET), microscópio eletrônico de varredura (MEV), difratometria de raios X (DRX) e espectroscopia por dispersão de energia (EDS). Pela análise TGA obteve-se a temperatura ideal de secagem com a manutenção das propriedades fotocatalíticas do TiO2, de 150°C. O método BET confirmou a área superficial de 134,3 m2.g-1 e os resultados de DRX apresentaram preponderância da fase cristalina anatase. As micrografias feitas por MEV resultaram nas medidas do tamanho dos poros que ficaram entre 2,24 μm e 2,68 μm e o EDS indicou que a amostra possui grande porcentagem de titânio com pequenos traços de oxigênio, carbono, alumínio, enxofre e fósforo. Em condições laboratoriais, o estudo da fotodecomposição das soluções dos antibióticos foi iniciado com as soluções simples atingindo 84% de remoção de oxitetraciclina e 70% de remoção de enrofloxacina. Calculou-se a correlação com os modelos cinéticos, pseudo primeira-ordem, pseudo segunda-ordem, Elovich, a difusão Intrapartícula, Langmuir-Hinshelwood e as isotermas. O antibiótico oxitetraciclina apresentou maior correlação com a cinética de pseudo-primeira ordem e a enrofloxacina com a cinética de pseudo-segunda ordem. O modelo de Langmuir- Hinshelwood comprovou para ambos os antibióticos que o processo de fotodecomposição foi favorável. A quantidade de TiO2 microestruturado ideal para o desenvolvimento da decomposição foi de 0,1 g. A decomposição binária realizada com a mistura dos antibióticos em diferentes proporções mássicas mantiveram as correlações cinéticas, porém alcançaram porcentuais de degradação inferiores, sendo que a maior taxa de decomposição da oxitetraciclina foi de 78% e a enrofloxacina foi 66%, este efeito antagonista pode ser atribuído a presença de mais moléculas complexas, os antibióticos e seus produtos de decomposição parcial, na competição por um sitio ativo na superfície do fotocatalisador. A luz solar utilizada como fonte de irradiação sustentável é abundante nos países tropicais durante todo o ano, tem se apresentado como excelente insumo energético, boa opção para ser aplicada no tratamento de água para decompor os poluentes farmacêuticos. O estudo mostra que a fotodecomposição solar é uma tecnologia de tratamento eficiente para a remoção de antibióticos da água contaminada, mesmo em misturas binárias, com a vantagem de usar um recurso sustentável, promovendo a obtenção e utilização de TiO2 microestruturado por biomoldagem.

    Palavras-Chave: titanium oxides; microstructure; synthesis; solar flux; radiant flux density; adsorption; gases; photolysis; electromagnetic radiation; thermal gravimetric analysis; granulometric analysis; electron scanning; electron microscopy; x-ray diffraction; dispersion relations; kinetic equations; veterinary medicine; drugs; antibiotics; health hazards; industrial wastes; waste processing; water treatment

  • IPEN-DOC 27490

    CRUZ, FABRYCIA J. . Alterações do sistema auditivo em pacientes submetidos a radioterapia para tratamento de câncer de cabeça e pescoço / Modifications in the auditory system in patients undergoing radiation therapy for the treatment of head and neck cancer . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 89 p. Orientador: Carlos Alberto Zeituni. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-06112020-113807

    Abstract: A Radioterapia é uma das diversas formas de terapia antineoplásica, cujo agente terapêutico é a radiação ionizante, que tem como alvo específico a molécula de DNA, sendo seu maior objetivo a destruição das células neoplásicas. Apesar do grande sucesso da radioterapia, ainda assim é possível o aparecimento precoce e/ou tardio de danos estruturais em células adjacentes. Tendo em vista a possibilidade de complicações auditivas em pacientes submetidos a tratamento radioterápico, este estudo teve por objetivo investigar o efeito causal-radiação no aparelho auditivo de pacientes portadores de câncer de cabeça e pescoço. Além de descrever a incidência de alterações auditivas, para estabelecer rotinas no monitoramento da audição dos pacientes. Este trabalho consiste no estudo prospectivo, descritivo, exploratório e in loco, de possíveis alterações audiológicas de pacientes submetidos a radioterapia para tratamento de câncer de cabeça e pescoço do serviço de oncologia do Hospital Regional de Araguaína (HRA), em parceria com a Clínica de Otorrinolaringologia (COL) privada, especializada em otorrinolaringologia. A partir das análises realizadas, observou-se que a maioria das alterações audiológicas acometem mais indivíduos homens e na faixa etária entre 50 e 70 anos de idade. Observou-se que a radioterapia 2D convencional foi a mais utilizada nos pacientes. Sendo que 100% destes apresentaram radiodermite associada a mucosite após a terapia. Quanto à perda auditiva, observa-se que ao longo do tempo os pacientes tiveram uma perda auditiva de até 70%, sendo o grau moderado o mais predominante, tendo uma frequência de 80% em ambas as orelhas. Quanto ao tipo de curva timpanométrica, observou-se que a curva do tipo A foi sempre a mais predominante após todos os 3 exames, sendo que as curvas do tipo As, B e C tiveram uma frequência aumentada até a realização do exame 3. A ausência dos reflexos acústicos aumentou em até 60% dos pacientes até o terceiro exame. As emissões otoacústicas evocadas foram na maioria das vezes ausentes nos indivíduos analisados, porém quando observada foi mais presente na orelha direita. A frequência das perdas auditivas foi sempre maior nos intervalos de frequências entre 2khz a 8khz, acontecendo sempre em mais de 50% das vezes. Quanto ao limiar de detecção de fala, após o exame 3, foram mais frequentes no intervalo entre 25 e 65, e em ambas orelhas. Após avaliação da intensidade dos potenciais evocados, a intensidade de 120dB SPL/NPS foi a mais predominante, ocorrendo em 100% das vezes após o exame 3. Na maioria das vezes a diferença interaural estava dentro dos limites de normalidade. Após o exame 1, houveram sinais sugestivos de perda auditiva, que ocorreram em uma frequência menor que 20% dos pacientes, afetando na maioria das vezes ambas as orelhas, portanto conclui-se que a maioria dos pacientes não apresentaram alterações audiológicas severas.

    Palavras-Chave: auditory organs; losses; efficiency; diseases; acoustic testing; acoustic measurement; sound waves; biological radiation effects; patients; minority groups; brazil; data acquisition; data processing; radiotherapy; head; neck; neoplasms; tumor cells

  • IPEN-DOC 27489

    FERREIRA, DICKSON C. . Uma análise do suporte e qualidade de vida após o diagnóstico e tratamento de câncer de próstata no setor de radioterapia / An analysis of support and quality of life after diagnosis and treatment of prostate cancer in the radiotherapy sector . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 64 p. Orientador: Nélida Lúcia Del Mastro. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-17122020-111956

    Abstract: O câncer de próstata é a doença crônica mais comum entre os homens na maior parte do mundo. Segundo o Instituto Nacional de Câncer (INCA), no Brasil em 2017 foram registrados 61.000 novos casos, com 15.391 mortes. Já em 2018, os números saltaram para 68.200 novos registros. Dentre os principais tratamentos, a radioterapia tem se mostrado eficaz no controle e na cura da doença. No entanto, nota-se que o índice de satisfação dos relatos apresentados em pesquisas pelos próprios pacientes, não são os mais animadores, e há poucas pesquisas, que apontem para o suporte da equipe hospitalar. O objetivo deste trabalho foi realizar levantamento de dados dos prontuários e questionários, para elaborar recomendações às unidades de radioterapia. Foram coletados dados de 147 pacientes e desse total, 51 responderam ao questionário com abordagem referente o nível de conhecimento e necessidade de suporte durante o tratamento, já os prontuários, permitiu avaliar os efeitos adversos da doença. Identifica-se que mais de 50% conheciam pouco ou muito pouco sobre o câncer de próstata, sendo o local do diagnóstico e o centro de tratamento os ambientes que mais contribuíram para o conhecimento da doença, tendo pouca participação, o seio familiar e os meios de comunicações. Na pesquisa é mostrado que o índice de indicação aos profissionais da área de saúde através dos prontuários, foi inferior às manifestações de necessidade de suporte observado através do questionário. Nota-se dificuldade de inserir políticas de suporte e qualidade de vida para pacientes com câncer de próstata e que os profissionais que atuam nos centros de oncologia e radioterapia subestimam os efeitos da doença. Pode-se verificar através das pesquisas, que muitos dos sintomas e debilitações, poderiam ser amenizados se houvesse uma maior interação entre a equipe de saúde e o paciente, diminuindo o período de internação, complicações por efeitos colaterais da radiação e acelerando a integração do paciente ao meio social.

    Palavras-Chave: prostate; neoplasms; diseases; radiotherapy; diagnosis; nuclear medicine; life support systems; quality factor; occupational safety; working conditions; patients; health hazards; interaction range; social impact; data analysis; data acquisition; compiled data

  • IPEN-DOC 27488

    SONA FILHO, CELSO R. . Efeito da presença de SiO2, CaO e MgO em biocerâmicas de nitreto de silício, avaliando a microestrutura, comportamento biológico e propriedades mecânicas / Effect of the presence of SiO2, CaO and MgO on silion nitride bioceramics, evaluating the microstructure, biological behavior and mechanical properties . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 78 p. Orientador: Cecilia Chaves Guedes e Silva. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-04112020-154917

    Abstract: Cerâmicas de nitreto de silício têm despertado o interesse para aplicações na área médica e odontológica devido à sua tenacidade à fratura relativamente alta, elevada resistência ao desgaste, e baixo coeficiente de atrito, bem como adequada osseointegração. Além disso, é de conhecimento que a presença de magnésio estimula o crescimento de osso novo, favorecendo a proliferação e diferenciação celular, bem como a formação de colágeno. A sílica auxilia na densificação do material durante a sinterização, devido sua baixa temperatura de fusão, e interfere positivamente no crescimento ósseo. A cálcia influencia positivamente nas atividades osteoblásticas, estimulando formação do tecido ósseo. Este trabalho tem como objetivo analisar o efeito da presença dos aditivos de sinterização SiO2, CaO e MgO em cerâmicas de nitreto de silício, avaliando a microestrutura, comportamento biológico e propriedades mecânicas, a fim de melhorar a resposta biológica desses materiais in vivo. Para tanto, diferentes composições foram preparadas e conformadas por prensagem uniaxial, isostática à frio, e sinterização convencional (atingindo 1750ºC). Os materiais sinterizados foram avaliados quanto à densidade, microestrutura, propriedades mecânicas e comportamento biológico in vitro. A avaliação microestrutural mostrou que as composições estudadas resultaram em uma microestrutura contendo grãos alongados de β-Si3N4 dispersos em fase secundária amorfa. No entanto, os valores de densidade variaram de cerca de 79 a 97% da densidade teórica, de acordo com a composição, sendo maiores para as composições com maiores teores de SiO2. Após as imersões das amostras em SBF (Simulated Body Fluid), observou-se a presença de depósitos ricos em cálcio e fósforo, com morfologia típica da hidroxiapatita. Os valores de dureza Vickers das composições variaram de 9 a aproximadamente 12 GPa, sendo maiores para as composições com maiores teores de SiO2. Os valores de tenacidade à fratura variaram entre 4 e aproximadamente 7 MPa.m1/2, sendo que composições com altos teores de SiO2 obtiveram os maiores valores desta propriedade, enquanto os valores de módulo de elasticidade variam de 132 a aproximadamente 269 GPa, sendo os menores valores encontrados nas composições com maiores teores de MgO e menores teores de SiO2, e os valores de resistência a flexão variaram entre 180 MPa e aproximadamente 620 MPa, sendo maiores para as composições com maiores teores de SiO2. Todas as amostras apresentaram bioatividade nos testes de imersão em SBF, sendo os melhores resultados nas composições com maiores teores de CaO e MgO. Todas as composições também apresentaram não citotoxicidade nos testes de atividade de adesão celular, atividade de proteína durante o estágio de diferenciação no ensaio de ALP, e as células alcançaram diferenciação celular no ensaio de mineralização da matriz extracelular, sendo que os melhores resultados foram obtidos pelas composições com maiores teores de MgO e CaO. Dessa forma, os materiais estudados têm grande potencial para aplicações em implantes na área ortopédica. As composições que apresentam os melhores resultados mecânicos foram SNM2 e SNM3, enquanto as que apresentaram melhores resultados biológicos foram SNM5 e SNM6.

    Palavras-Chave: biological materials; biological behavior; ceramics; bone tissues; connective tissue cells; somatic cells; magnesium oxides; silica; calcium oxides; apatites; phosphate minerals; hardness; flexibility; mechanical properties; spectral density; power density; sample preparation; x-ray diffractometers; scanning electron microscopy; performance testing

  • IPEN-DOC 27487

    FERREIRA, ANTONIO E.S. . Análise mecânica estrutural e viabilidade econômica na substituição de aços ARBL (alta resistência baixa liga) pela liga de alumínio 6082 em quadro de chassi de caminhão / Structural mechanical analysis and economic feasibility in the replacement of HSLA (High Strength Low Alloy) steels by 6082 aluminum alloy in truck chassis frame . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 64 p. Orientador: Antonio Augusto Couto. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-23122020-144543

    Abstract: Na fabricação de quadros de chassi de caminhões os materiais predominantes são os aços ARBL (Alta Resistência Baixa Liga), que demandam ferramentais de estampagem de alto custo e complexidade de produção e operação, para se gerar os componentes que irão permitir a formação do quadro do chassi. As vantagens dos aços ARBL são o custo da peça final, resistência e ser de conhecimento amplo no setor de caminhões. O presente estudo visa avaliar um novo material nessa aplicação que é a liga de alumínio 6082, pelo processo de extrusão, o que pode reduzir os custos dos ferramentais bem como adicionar uma vantagem competitiva ao veículo por poder proporcionar maior capacidade de carga útil resultando em maior ganho por operação do veículo.

    Palavras-Chave: technology assessment; feasibility studies; mechanical properties; materials handling; automotive industry; trucks; economic development; low alloy steels; aluminium alloys; structural chemical analysis

  • IPEN-DOC 27486

    GOMES, ANTONIO A. . Desenvolvimento de um circuito microfluídico para análise atmosférica através de microusinagem com laser de pulsos ultracurtos / Development of a microfluidic circuit for atmospheric analysis through ultra-short laser pulse micromachining . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 188 p. Orientador: Wagner de Rossi. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-06112020-114714

    Abstract: O presente trabalho apresenta um aperfeiçoamento e validação qualitativa de um método para obtenção de glioxal - GLI (gás) em escala laboratorial através de solução aquosa de GLI 40%, a qual também se aplica na obtenção de metilglioxal - MGLI em mesmas condições. As obtenções exitosas de GLI, bem como a provável aquisição da outra espécie serão utilizadas para testes futuros no microrreator. Em seguida, dois tipos de microcircuitos com misturadores foram propostos e produzidos para sistema bifásico (gás-líquido), sendo estes, um circuito Duplo - T com misturador do tipo serpentina e o microcircuito - II composto do Misturador de Quebra e Recombinação Rápida (MQRR). Os misturadores desenvolvidos foram capazes de diminuir o tamanho das bolhas formadas em certos fluxos aplicáveis à cinética de reação de um microrreator, a qual mediante a técnica de derivatização tornará possível a identificação e quantificação de GLI e MGLI na amostra gasosa. A técnica de ablação com laser de pulsos ultracurtos foi aplicada para a confecção dos microcircuitos propostos. Também foram desenvolvidos para esta técnica, melhorias na microusinagem de geometrias complexas em superfícies de vidro óptico de borosilicato - BK7, as quais apresentaram ótimos resultados. Posteriormente, foi implementada uma técnica de validação e análise das velocidades, tamanho e número de bolhas através de um sistema de captura de imagem (Embedded Supervisory Optical System "ESOS"). O sistema de captura validado, foi a principal ferramenta na caracterização e definição do tipo de circuito que melhor pode ser aplicado ao microrreator em função do seu volume máximo e o tempo de residência para a técnica de derivatização. Por fim, um laser randômico microfluídico foi desenvolvido com o mesmo processo de microusinagem em superfície translúcida, sendo apresentado como candidato para análise do material derivatizado contendo GLI na saída do microrreator.

    Palavras-Chave: atmospheric chemistry; nanofluidics; fluid-structure interactions; fluid poison control; electromagnetic pulses; randomness; lasers; scattering; glyoxal; dimethylglyoxime; ablation; superconducting composites; optical systems; image processing; process development units

  • IPEN-DOC 27485

    SÁ, ANA P.N. de . Efeito da radiação ionizante em farinhas temperadas de "bacon" e tradicional / Effect of ionizing radiation in "bacon" and traditional seasoned flours . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 75 p. Orientador: Anna Lucia Casañas Haasis Villavicencio. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-06112020-122810

    Abstract: A farinha temperada ou denominada farofa é um prato típico brasileiro feito com farinha de mandioca tostada e presenças algum nutriente a agregar o sabor. A radiação ionizante pode ter o potencial de melhorar o produto e prolongar sua vida útil. O objetivo deste trabalho foi investigar sobre os efeitos da radiação ionizante nas propriedades tecnológicas, físico-químicas e estabilidade oxidativa em amostras de farinha temperada de "bacon" (FTB) e farinha temperada tradicional (FTT) durante sua vida útil. As amostras foram obtidas em mercados locais (São Paulo / Brasil), e irradiadas no acelerador de feixe de elétrons, com doses de irradiação equivalentes à 0kGy (controle), 1kGy, 5kGy e 10kGy e analisados no primeiro e nonagésimo dia de armazenamento das amostras de farinha. Ao caracterizar as amostras através das analises físico-químicas (atividade de água, pH e cor) foi possível constatar que presença alterações em decorrência do aumento das doses empregadas e o tempo de armazenamento influenciou significativamente os resultados independente das doses empregadas, isso devido às reações promovidas nas amostras. Ao estudar as propriedades tecnológicas da pasta pelo ensaio viscográfico no Rapid Visco Analyser, verificou-se uma queda significativa da viscosidade com o aumento da dose de radiação, tendo um aumento na estabilidade final da viscosidade após 90 dias de armazenamento, quesito importante na indústria de alimento; nos ensaios da estabilidade oxidativa das farinhas pode-se perceber a interação do efeito da radiação com aumento das doses expressa valores de peróxido e a presença de radiosensibilidade de alguns ácidos graxos.Contudo, a dose 1 kGy apresentou melhores resultados de análise em comparação com as doses 5kGy e 10 kGy, dose essa suficiente para alterar as características das amostras e o tempo de armazenamento foi diretamente significativo para as mudanças.

    Palavras-Chave: food processing; irradiation; flour; cassava; flavor; nutrients; sample preparation; radurization; physical properties; chemical properties; oxidation; stability; dose equivalentes; time dependence; peroxides; radiosensitivity; carboxylic acids; viscosity; starch; performance testing; experiment results; quality control; technology utilization

  • IPEN-DOC 27484

    OLIVEIRA, ALEXANDRE R. de . Análise dos dados de manutenção corretiva e preditiva do conjunto motobomba no circuito primário de refrigeração do Reator IEA-R1 / Analysis of corrective and predictive maintenance data for the pump set in the primary refrigeration circuit of the IEA-R1 Reactor . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 110 p. Orientador: Thadeu das Neves Conti. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-06112020-123449

    Abstract: Devido a evolução tecnológica as mudanças na manutenção industrial tem recebido um impacto muito grande com as tomadas de decisões durante as intervenções, pois estamos entrando na indústria 4.0. Cada vez mais existe um interesse muito grande das empresas em analisar os dados dos equipamentos para identificar o que chamamos de ponto preditivo, ou seja, o momento certo de parada do equipamento para realizar as atividades de manutenção garantindo a confiabilidade do sistema. O trabalho apresenta a análise dos dados de manutenção corretiva (mecânica) e preditiva (Vibrações mecânicas) dos conjuntos motobomba coletados em 8 anos de trabalho indicando os pontos críticos, consumo de energia e indicadores de classe mundial utilizados nas indústrias que buscam a excelência na manutenção industrial.

    Palavras-Chave: iear-1 reactor; research reactors; cooling systems; absorption refrigeration cycle; pumps; vibrational states; failures; lasers; alignment; critical size; reactor maintenance; technology assessment; data analysis; mechanical efficiency; energy conservation; coefficient of performance; cost effectiveness analysis; standardization; decision making; planning; quality assurance; nuclear industry

  • IPEN-DOC 27354

    SALES, JORGE N. de . Efeito da incorporação da argila Verde Lago nas propriedades do polipropileno / Effect of the incorporation of clay Verde Lago in the properties of polypropylene . 2020. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo, SP. 5 p. Orientador: Leonardo Gondim de Andrade e Silva. DOI: 10.11606/T.85.2020.tde-24092020-153819

    Observação: Há arquivos retidos devido a solicitação (publicação de dados, patentes ou diretos autorais). Data de Liberação: 22/03/2022.

    Abstract: O polipropileno é um polímero cristalizável, pois possui regularidade em sua estrutura e polaridade em seus grupos laterais. O grau de cristalinidade de um polímero interfere em uma série de propriedades deste tipo de material. Neste trabalho a argila Verde Lago foi caracterizada por meio dos ensaios de fluorescência de raios X e difração de raios X, organofilizada e incorporada à matriz polimérica de polipropileno em adições de 0,5%, 1% e 2%, em massa. A eficiência do processo de organofilização foi verificada por meio dos ensaios de inchamento Foster, difração de raios X e espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho com transformada de Fourier. As formulações propostas tiveram suas propriedades avaliadas pelos ensaios de resistência à tração, resistência ao impacto Izod, análises termogravimétricas, calorimetria exploratória diferencial, ensaios colorimétricos CIE Lab, índice de fluidez e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados obtidos foram comparados às formulações produzidas na mesma condição com o agente nucleante comercial Hyperform HPN-20E. O processo de organofilização da argila Verde Lago se mostrou eficiente e as formulações preparadas com a argila Verde Lago organofilizada e com o agente nucleante comercial apresentaram elevação na tensão na ruptura e redução em sua deformação. As formulações preparadas com a argila Verde Lago resultaram em um menor decréscimo na propriedade de resistência ao impacto Izod do que as formulações preparadas com o agente nucleante comercial. Todas as formulações preparadas geraram uma elevação no índice de cristalinidade do polipropileno e não alteraram a estabilidade térmica do material próximo a sua temperatura de trabalho além de não apresentarem uma grande alteração no índice de fluidez. As microscopias realizadas mostraram dispersões similares para as formulações preparadas. As formulações feitas com a argila Verde Lago se mostraram mais amareladas e opacas que as formulações feitas com o nucleante comercial. Os resultados obtidos permitiram concluir que a argila Verde Lago foi efetiva como agente nucleante para o polipropileno.

    Palavras-Chave: crystallization; polarizability; polypropylene; polymers; physical properties; clays; smectite; additives; materials testing; performance testing; impact tests; wear resistance; ruptures; stress analysis; deformation; x-ray diffraction; fluorescence; thermal gravimetric analysis; differential thermal analysis

  • IPEN-DOC 27353

    BASEIO, JOAO H.B. . Efeito da adição de silício na reação AI/U7Mo em dispersões combustíveis à base de UMo-AI / Effect of silicon addition on Al/U7Mo reaction in UMo-Al fuel dispersions . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo, SP. 5 p. Orientador: Michelangelo Durazzo. Coorientador: Ricardo Mendes Leal Neto. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-24092020-152910

    Observação: Há arquivos retidos devido a solicitação (publicação de dados, patentes ou diretos autorais). Data de Liberação: 06/03/2022.

    Abstract: No contexto do programa de redução do enriquecimento de urânio em reatores nucleares de pesquisa, combustíveis com alta densidade de urânio tem sido considerados e estudados, incluindo-se as dispersões à base de UMo-Al, alternativa próxima de ser implantada comercialmente. No entanto, a reação entre as partículas de UMo e a matriz de alumínio tem que ser controlada, em prol da estabilidade do combustível sob as condições de fabricação e operação. A adição de Si à matriz de Al sobre a reação entre as partículas de UMo e a matriz é uma das soluções possíveis apontadas na literatura para melhorar o desempenho sob irradiação desse tipo de combustível. Foram estudadas duas formas de incorporação de Si à matriz: mistura mecânica simples dos pós de Al e Si e a comoagem de alta energia de ambos os pós. Avaliou-se também o efeito da concentração de Si na matriz de Al. Por meio de análise térmica diferencial foi demonstrado que a incorporação de Si via comoagem diminuiu sensivelmente a reação do Al com o UMo, sendo comparável com o comportamento da dispersão de U3Si2 em Al, adotada como padrão, por ser um combustível já qualificado internacionalmente. O efeito da incorporação via mistura mecânica foi bem menor. Foi verificado também que maiores teores de silício são mais eficientes para o controle da reação. Os melhores resultados da comoagem foram atribuídos à superior homogeneidade da distribuição de Si na matriz de Al.

    Palavras-Chave: nuclear fuels; manufacturers; operation; uranium dioxide; aluminium alloys; uranium-molybdenum fuels; silicon additions; nuclear matrix; stability; dispersions; milling; differential thermal analysis

  • IPEN-DOC 27352

    FERREIRA, ARYEL H. . Avaliação de nanopartículas proteicas radiomarcadas dirigidas a tecidos tumorais como agentes diagnósticos / Evaluation of radiolabeled protein-based nanoparticles to target tumor tissue as a potential diagnosis agent . 2020. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo, SP. 6 p. Orientador: Ademar Benévolo Lugão. DOI: 10.11606/T.85.2020.tde-24092020-145109

    Observação: Há arquivos retidos devido a solicitação (publicação de dados, patentes ou diretos autorais). Data de Liberação: 15/05/2022.

    Abstract: Recentes avanços em nanomedicina e nanotecnologia têm expandido o desenvolvimento de nanoestruturas multifuncionais que combinem especificidade e funções terapêuticas e de diagnóstico em complexos nanoestruturados, a fim de superar barreiras biológicas que podem dificultar a administração e a captação seletiva e eficaz de medicamentos e agentes diagnósticos em tecidos tumorais. Nanopartículas vêm sendo utilizadas em Medicina Nuclear como carreadores de radionuclídeos emissores de radiação gama (γ) ou pósitron (+1β) para imagens diagnósticas por PET, SPECT e emissores de partículas α e -1β utilizados em endorradioterapia para destruir especificamente o tecido tumoral. O objetivo deste trabalho concentrou-se no estudo da marcação com Tecnécio-99m de nanopartículas de papaína e albumina, sintetizadas por reticulação induzida por radiação, e na caracterização de seus comportamentos in vitro e in vivo, de modo a desenvolver novos nanorradiofármacos e avaliar seu potencial para realização de diagnóstico de tumores mamários utilizando a técnica de medicina nuclear SPECT. Técnicas de microscopia eletrônica e espalhamento de luz evidenciaram formação de nanopartículas esféricas com dispersão de tamanho de 9,3 ± 1,9 nm para as nanopartículas de papaína e 25,1 ± 2,9 nm para as nanopartículas de albumina. Um elevado rendimento radioquímico (>90%) e estabilidade frente aos agentes transquelantes presentes no soro foram observados para ambas as nanopartículas até pelo menos 6h. A biodistribuição em animais saudáveis demonstrou diferentes perfis de excreção, sendo a 99mTc-P-NPs excretada principalmente pelo rim, enquanto a 99mTc-BSA-NPs é excretada principalmente por via hepática. Nos estudos in vitro, as nanopartículas mostraram-se promissoras com 74% e 57,6% da captação total em células MDA-MB231, respectivamente para 99mTc-P-NPs e 99mTc-BSA-NPs. Nos estudos in vivo verificou-se acentuada captação tumoral com boa visualização em imagens adquiridas em micro-SPECT/CT. Deste modo, as nanopartículas proteicas utilizadas no corrente trabalho mostraram-se promissoras para serem utilizadas como sistema de veiculação de radionuclídeos diagnósticos para estudos de sua distribuição sistêmica, bem como de sua aplicação como traçador SPECT em tumores mamários.

    Palavras-Chave: neoplasms; tumor cells; blood cells; gamma radiation; technetium 99 target; product labeling; microstructure; nanotechnology; proteins; carriers; albumins; blood serum; enzymes; papain; excretion; physiology; biological effects; in vivo; in vitro; positron computed tomography; single photon emission computed tomography; biological localization; diagnosis; radiotherapy

  • IPEN-DOC 27351

    KLUMPP, RAFAEL E. . Desenvolvimento de tratamento por tecnologia limpa para a superfície da liga AA2024 com clad AA1230 / Development of clean technology treatments for AA2024-T3 alloy surface with AA1230 clad. 2020 . 2020. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo, SP. 4 p. Orientador: Isolda Costa. DOI: 10.11606/T.85.2020.tde-24092020-154830

    Observação: Há arquivos retidos devido a solicitação (publicação de dados, patentes ou diretos autorais). Data de Liberação 19/01/2022.

    Abstract: Há grande interesse na busca por tratamentos de superfície por tecnologia limpa para substituição dos tratamentos que geram rejeitos altamente tóxicos, mutagênicos e carcinogênicos, como é o caso dos tratamentos em meios contendo íons de cromo hexavalente para proteção contra a corrosão de ligas de alumínio. Neste trabalho, foram testados vários tratamentos para a superfície da liga AA2024-T3 Clad visando a resistência à corrosão para substituição dos tratamentos que utilizam cromo hexavalente, alguns realizados em várias etapas, e outros em etapa única. As superfícies da liga AA2024-T3 Clad, após tratamentos selecionados com base em resultados do ensaio de névoa salina (ASTM B117), foram caracterizadas química, morfológica e eletroquimicamente. O efeito dos tratamentos testados na resistência à corrosão da liga AA2024-T3 Clad foi estudado. A composição química da superfície após tratamentos foi investigada por espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS); a morfologia por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia de força atômica (AFM), e a resistência à corrosão por técnicas eletroquímicas globais, especificamente espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e curvas de polarização anódica, e técnicas eletroquímicas locais, tais como, a técnica de varredura do eletrodo vibratório (SVET).A resistência à corrosão foi também avaliada pelo ensaio acelerado de névoa salina (ASTM B117). As superfícies após tratamentos foram caracterizadas quanto a tensão superficial e adesão à uma camada de verniz. Dos resultados obtidos foi proposto um tratamento de etapa única baseado em um híbrido Sol-Gel modificado com nitrato de cério, processo que não gera resíduos tóxicos. Os resultados deste tratamento foram comparados com os da mesma liga com revestimento de conversão obtido em solução contendo íons de cromo hexavalente. A resistência à corrosão da superfície com o tratamento selecionado entre os testados foi similar ao do tratamento de conversão em solução com cromo hexavalente. Além disso, a superfície com o tratamento proposto apresentou ótima adesão à camada de verniz. Os resultados indicaram que o tratamento proposto é uma alternativa viável para substituição de tratamentos que geram resíduos tóxicos e cancerígenos, com a vantagem em relação aos tratamentos que vêm sendo propostos na literatura de ser obtido em um processo de etapa única.

    Palavras-Chave: surface treatments; surface coating; surface ionization; cladding; varnishes; aluminium alloys; corrosion protection; corrosion resistance; performance testing; mode conversion; environmental protection; health hazards; insurance; safety margins; chromium oxides; dichromates; salts; cerium nitrides; sol-gel process; hydride moderators; x-ray photoelectron spectroscopy; scanning electron microscopy; atomic force microscopy; electrochemical cells; impedance; probes; scanning tunneling microscopy; electrodes; signal conditioners

  • IPEN-DOC 27299

    GUIMARAES, ROBERTO S. . Desenvolvimento de um instrumento de movimentação e troca de amostras de radioisótopos para detectores HPGe - Germânio Hiper-Puro / Development of a radioisotope sample movement and exchange instrument for HPGe - Hyper-Pure Germanium detectors . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 108 p. Orientador: Frederico Antonio Genezini. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-07102020-084657

    Abstract: Um conjunto mecânico comandado por um microcontrolador que movimenta e posiciona com precisão uma série de amostras irradiadas foi montado. Este conjunto é personalizado para um arranjo com um detector de HPGe e blindagem,e traz ganhos dentre os quais se destacam desobrigar a presença do operador durante a aquisição de dados, minimizando sua exposição às radiações oriundas da amostra e proporcionar medidas com repetibilidade. O arranjo onde o equipamento foi montado é localizado no laboratório de ativação neutrônica na CRPq no IPEN/CNEN. Esse mecanismo, controlado por uma placa denominada Arduino MEGA 2560, possui uma interface amigável desenvolvida em C#, interage com o sistema de aquisição denominado Genie2000 e armazena os dados da contagem em um banco de dados MySQL. Em todo o conjunto mecânico existem peças desenvolvidas e manufaturadas em impressora 3D. Nesse arranjo o conjunto das amostras fica posicionado na lateral externa da blindagem, sendo necessária blindagem adicional em torno do conjunto para evitar aumento da radiação de fundo no laboratório e que a radiação emitida por elas alcance o detector. A amostra aproxima-se do detector por uma escotilha superior que abre e fecha conforme a movimentação do braço mecânico que contem a amostra na sua extremidade. Sensores de fim de curso asseguram a calibração do sistema em todos os seus movimentos, sendo que a amostra pode ser posicionada em frações de mm em relação ao detector HPGe, conforme programado pelo usuário , utilizando todo o curso do interior da blindagem.O instrumento pode ser replicado e customizado para outros sistemas de detecção na espectrometria gama, mantendo a filosofia de utilizar matérias acessíveis e ter o custo menor que os sistemas comerciais.Testes de repetitibilidade foram executados demonstrando assim a eficiência do sistema.

    Palavras-Chave: sample preparation; isotopes; sample holders; target holders; remote handling; sample changers; mechanical structures; remote handling equipment; gamma detection; gamma radiation; gamma spectroscopy; gamma spectroscopy; shielding; semiconductor detectors; ge semiconductor detectors; occupational exposure; occupational safety; computer codes; compiled data

  • IPEN-DOC 27298

    SANTOS, RAPHAEL A.V. dos . Gestão da informação em situações de crise : reflexões sobre a comunicação com o público no contexto da sociedade em rede / Information management in crisis situations: reflections on communication with the public in the contexto of network society . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 247 p. Orientador: Jorge Eduardo de Souza Sarkis. Coorientador: Delvonei Alves de Andrade. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-07102020-083114

    Abstract: A disseminação da informação ganhou novas dinâmicas com o estabelecimento da sociedade em rede, que constrói suas relações ao redor das redes digitais. Essas mudanças na maneira de gerar e consumir dados trouxeram novos desafios no contexto da gestão da informação, especialmente em situações de crise. Nesse trabalho será realizada uma análise crítica da gestão da informação e da comunicação com o público em situações de crise, através do método de estudo de caso. Também será analisado como têm sido desenvolvidos os processos de gestão da informação nesses casos a partir de protocolos como o da Agência Internacional de Energia Atômica, da ética no processo de disseminação seletiva da informação e de manutenção do poder relacionando os conceitos de Maquiavel e Castells, além das impressões de profissionais da comunicação obtidas em entrevistas presenciais. A maioria denota falhas de planejamento e de doutrinas de resposta coordenada à uma situação de crise, mediante o emprego inadequado de um elemento básico da manutenção do poder na sociedade em rede: a comunicação. Encará-la como ativo estratégico é fator fundamental para alcançar resultados positivos no contexto da gestão da informação em situações de crise. O estabelecimento de comitês permanentes nas instituições, a promoção de situações simuladas, a confecção de manuais orientadores que sejam revistos à luz dos resultados empíricos e de análise da sociedade, a nomeação de um porta-voz oficial e uma comunicação proativa, que aproxime a entidade da sociedade, são recomendações conclusivas desse trabalho.

    Palavras-Chave: resource management; nuclear data collections; risk assessment; safety analysis; safety margins; safety culture; human factors; quality assurance; safety engineering; information systems; data processing; data transmission systems; information theory; man-machine systems; computerized control systems; communications

  • IPEN-DOC 27297

    MACHADO, NOE G.P. . Desenvolvimento de um sistema baseado em deposição por laser pulsado para o crescimento de filmes finos radioativos / Development of a system based on pulsed laser deposition aiming to produce radioactive thin films . 2019. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 93 p. Orientador: Marcus Paulo Raele. DOI: 10.11606/D.85.2019.tde-07102020-081734

    Abstract: Filmes finos radioativos possuem aplicação direta no desenvolvimento de baterias betavoltaicas e alfavoltaicas. Sendo que, a principal vantagem dessas baterias nucleares é a sua durabilidade que pode variar de dezenas a até uma centena de anos, dependendo da meia-vida do radioisótopo utilizado. Nesse contexto, a Deposição por Laser Pulsado (PLD) apresenta-se como uma importante ferramenta. Um aspecto relevante de um sistema que utiliza essa técnica, é que os principais equipamentos ficam fora da câmara onde o material é processado. Logo, tal característica viabiliza o crescimento de filmes finos radioativos, pois possibilita o desenvolvimento de um arranjo onde a área contaminada, devido o processamento de um alvo radioativo, seja controlada. Dessa maneira, o presente trabalho aborda o desenvolvimento de um sistema PLD destinado ao crescimento de filmes finos radioativos. Assim, no que concerne à obtenção da câmara de vácuo e montagem das peças, o sistema foi em grande maioria projetado em um software CAD 3D. Posteriormente, as peças que estariam sujeitas à contaminação por material radioativo foram usinadas e também obtidas através de impressão 3D, sendo assim, de fácil reposição. Como no processo de ablação há a formação de material particulado, um filtro com capacidade para retenção de 99,95% de partículas com até 0,3 µm foi acoplado à câmara, para que o material radioativo não fosse disperso para o restante dos equipamentos de vácuo. O sistema foi então implementado e alvos de Cobre radioativo foram processados durante 60 min e 120 min, resultando em filmes finos radioativos com espessura média de (167,81 ± 3,67) nm e (313,47 ± 9,17) nm, respectivamente. Dessa forma, foi realizado um estudo acerca da dinâmica de contaminação do sistema, em que o filtro utilizado mostrou-se eficiente na retenção do material radioativo, possibilitando que a contaminação ficasse retida na câmara de vácuo. Portanto, demonstra-se pela primeira vez a viabilidade da utilização da técnica PLD no crescimento de filmes finos radioativos, sendo então, possível a utilização desta em estudos futuros acerca do desenvolvimento de baterias nucleares betavoltaicas e alfavoltaicas.

    Palavras-Chave: thin films; pulsed irradiation; laser radiation; ablation; deposition; vacuum states; ionization chambers; radiation doses; three-dimensional calculations; three-dimensional lattices; electric batteries; beta sources; alpha sources; performance testing

  • IPEN-DOC 27296

    TOMAZ, LUCAS F. . Otimização do crescimento de cristais cintiladores inorgânicos em matriz CsI dopada com lítio para uso como detectores de radiação / Optimization of growth of the inorganic scintillators crystals in CsI matrix doped with lithium for use as radiation detectors . 2019. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 103 p. Orientador: Maria da Conceição Costa Pereira. DOI: 10.11606/D.85.2019.tde-06102020-163607

    Abstract: São denominados cintiladores os materiais sólidos, líquidos ou gasosos capazes de converter radiação de alta energia em radiação no espectro ultravioleta ou visível de forma eficiente, ao absorver de maneira parcial ou total a radiação incidente. No que se refere a área de investigação de cristais cintiladores, os inorgânicos ocupam considerável espaço no grupo dos cintiladores utilizados nas áreas de trabalho com radiação, aplicados como detectores. Este trabalho teve por objetivo desenvolver cristais cintiladores inorgânicos em matriz de CsI, utilizando o íon lítio (Li+) como elemento dopante em concentrações de 10-1 M, 10-2 M, 10-3 M e 10-4 M por meio da técnica de Bridgman. Estudou-se o comportamento dos cristais excitando-os com diferentes níveis de energia de radiação alfa, gama e também com radiação de nêutrons e comparou-se os resultados a matriz pura de CsI. Os cristais foram excitados com radiação gama no intervalo de energia de 59 keV à 1333 keV, radiação alfa com energia de 5,54 MeV e com radiação de nêutrons com energia de 1 MeV a 12 MeV. Os cristais CsI:Li também foram submetidos a caracterizações físicas e químicas tais como: transmitância óptica, emissão de luminescência, distribuição do dopante Li ao longo do eixo de crescimento e confirmação da estrutura cristalina. Os cristais dopados com lítio apresentaram melhor resposta a radiação alfa quando comparados com o cristal CsI puro e a sensibilidade aumenta conforme o também aumento da concentração do dopante Li, cristais CsI:Li com as concentrações de 10-2 M e 10-3 M apresentaram a melhor altura de pulso para radiação gama. Os cristais CsI:Li apresentaram sensibilidade a detecção de nêutrons, com volume de contagens expressivamente superior ao cristal de CsI puro. Os cristais de CsI:Li 10-3 M e 10-2 M apresentaram melhor detecção à radiação de nêutrons no intervalo de concentração do dopante Li estudado. A adição do Li à matriz CsI resultou em cristais com resultados promissores para uso como detectores, quando excitados com radiação alfa,radiaçao gama e radiação de nêutrons.

    Palavras-Chave: optimization; crystal growth; dosimetry; solid scintillation detectors; luminescent dosemeters; inorganic compounds; cesium iodides; lithium; doped materials; radiation detectors; x-ray diffraction; x-ray detection; x-ray spectroscopy; icp mass spectroscopy; argon; rare gases

  • IPEN-DOC 27295

    MACIEL, LEVY S. . First principles calculations of hyperfine magnetic field in RECd compounds (RE=Ce,Gd and Er) using FP-LAPW ELK code / Cálculos por primeiros princípios do campo hiperfino magnético em compostos TRCd (TR = Ce, Gd and Er) usando o código FP-LAPW ELK . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 147 p. Orientador: Artur Wilson Carbonari. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-05102020-160542

    Abstract: The use of nuclear techniques, mainly Time Differential Perturbed Angular Correlation Spectroscopy (PAC), for the study of materials provides information on the interactions between the energy levels of an atomic nucleus with the electrmagnetic fields surrounding this nucleus, and this type of phenomenon is called Hyperfine Interactions (HI). The information on these interactions is contained in various hyperfine quantities, among which the most important are the Electric Field Gradient (EFG) and the Magnetic Hyperfine Field (MHF). Given the gigantic scientific capacity of electronic structure calculations based on Density Functional Theory (DFT), they are a great tool for the investigation of HIs either as a purely theoretical study or as an addition to experimental measurements. This work implies calculating the hyperfine magnetic field in the RECd compounds (RE = Ce, Pr, Gd, Nd, Sm, Tb, Dy, Ho, Er, Eu, Tm and Yb) with first principles methods based on the density functional theory using the FP-LAPW ELK code and comparing the outcome to the experimental results, as well as to those obtained with the WIEN2k code. To achieve this goal, calculations were carried out for the RECd compounds. Firstly, the parameters needed to apply the calculation methodology were optimized, then the calculations were carried out by varying the polarization of spins for each compound in order to investigate their impact on MHF. After that, the MHF and the density of states (DOS) of all compounds in their various spin polarization configurations were calculated, so that a more thorough analysis of the results became possible. The work concludes with four appendices, the first is an explanation of the Born- Oppenheimer Approximation used to treat many-body systems, the second contains the proofs of the two main theorems of the DFT, the Hohenberg-Kohn Theorems, the third is a step-by-step tutorial on how to start a calculation with the ELK and the fourth comprises the optimization graphs which haven't got into the main text.

    Palavras-Chave: hyperfine structure; magnetic fields; rare earths; rhenium; cerium; gadolinium; erbium; integral pac; perturbed angular correlation; fourier transformation; spatial distribution; calculation methods

  • IPEN-DOC 27294

    GOMES, ELYANNE dos S. . Prevalência sorológica da doença de Chagas, no município de Porto Nacional/TO, no período de 1997 a 2016 / Laboratory prevalence of Chagas disease in the county of Porto Nacional / TO, from 1997 to 2016 . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 46 p. Orientador: Patrick Jack Spencer. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-02102020-160539

    Abstract: Em 1909, iniciaram-se os conhecimentos sobre a doença de Chagas, enfermidade infecciosa,parasitária e de endemia rural em vários países latino-americanos. Na ocasião, o próprio Carlos Chagas evidenciou pela primeira vez a existência de um protozoário que ganhou a designação de Trypanosoma cruzi. As formas habituais de transmissão da doença de Chagas humana reconhecidas são: a vetorial, a transfusão de sangue, a via congênita, e as que ocorrem via oral. A doença de Chagas, apesar da redução de sua morbimortalidade, continua a ser um problema de saúde pública, tanto pela emergência de novos vetores quanto pela sublocação de recursos para seu controle em virtude da existência de falhas no sistema de notificação.Objetivo: Avaliar a incidência de portadores de Doença de Chagas Crônica, evidenciado pela sorologia positiva, em Porto Nacional - TO. Outrossim, objetiva-se a redução de infecção em áreas mais afetadas, e consequentemente a redução de complicações advindas da infecção pelo parasita. Metodologia: Trata-se de um estudo epidemiológico transversal observacional, realizado com dados obtidos no sistema GAL,após aprovação do comitê de ética e pesquisa. A população da pesquisa foi constituída por casos confirmados de Doença de Chagas que foram registrados no LACEN-TO, todos pacientes do município de Porto Nacional submetidos a exames sorológicos para o diagnóstico da Doença de Chagas entre os anos de 1997 a 2016.Resultados: Das sorologias registradas e reagentes no período de 1997 a 2016 foram um total de 541 registros no município de Porto Nacional/TO, com 330 pacientes do sexo masculino e 211 pacientes do sexo feminino. Dessa amostra, 508 pertencentes a zona rural e 33 pacientes pertencentes a zona urbana.

    Palavras-Chave: trypanosomiasis; trypanosoma; parasitic diseases; epidemiology; disease incidence; disease resistance; enzyme immunoassay; human populations; preventive medicine; data acquisition; data analysis; data covariances; brazil

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Autor: Maprelian

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Ano de publicação: 2015

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O gerenciamento do Repositório está a cargo da Biblioteca do IPEN. Constam neste RI, até o presente momento 20.950 itens que tanto podem ser artigos de periódicos ou de eventos nacionais e internacionais, dissertações e teses, livros, capítulo de livros e relatórios técnicos. Para participar do RI-IPEN é necessário que pelo menos um dos autores tenha vínculo acadêmico ou funcional com o Instituto. Nesta primeira etapa de funcionamento do RI, a coleta das publicações é realizada periodicamente pela equipe da Biblioteca do IPEN, extraindo os dados das bases internacionais tais como a Web of Science, Scopus, INIS, SciElo além de verificar o Currículo Lattes. O RI-IPEN apresenta também um aspecto inovador no seu funcionamento. Por meio de metadados específicos ele está vinculado ao sistema de gerenciamento das atividades do Plano Diretor anual do IPEN (SIGEPI). Com o objetivo de fornecer dados numéricos para a elaboração dos indicadores da Produção Cientifica Institucional, disponibiliza uma tabela estatística registrando em tempo real a inserção de novos itens. Foi criado um metadado que contém um número único para cada integrante da comunidade científica do IPEN. Esse metadado se transformou em um filtro que ao ser acionado apresenta todos os trabalhos de um determinado autor independente das variáveis na forma de citação do seu nome.

A elaboração do projeto do RI do IPEN foi iniciado em novembro de 2013, colocado em operação interna em julho de 2014 e disponibilizado na Internet em junho de 2015. Utiliza o software livre Dspace, desenvolvido pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT). Para descrição dos metadados adota o padrão Dublin Core. É compatível com o Protocolo de Arquivos Abertos (OAI) permitindo interoperabilidade com repositórios de âmbito nacional e internacional.

1. Portaria IPEN-CNEN/SP nº 387, que estabeleceu os princípios que nortearam a criação do RDI, clique aqui.


2. A experiência do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN-CNEN/SP) na criação de um Repositório Digital Institucional – RDI, clique aqui.

O Repositório Digital do IPEN é um equipamento institucional de acesso aberto, criado com o objetivo de reunir, preservar, disponibilizar e conferir maior visibilidade à Produção Científica publicada pelo Instituto, desde sua criação em 1956.

Operando, inicialmente como uma base de dados referencial o Repositório foi disponibilizado na atual plataforma, em junho de 2015. No Repositório está disponível o acesso ao conteúdo digital de artigos de periódicos, eventos, nacionais e internacionais, livros, capítulos, dissertações, teses e relatórios técnicos.

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