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

TATEI, TATIANE Y. Estudo das características eletroquímicas de supercapacitores preparados com eletrólitos à base de líquido iônico (LIs) de baixo impacto ambiental. Orientador: Rubens Nunes de Faria Júnior. 2020. 128 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-05112020-161114. Disponível em: http://200.136.52.105/handle/123456789/31733. Acesso em: $DATA.

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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

FARIAS, WELLINGTON de M. Estudo da composição elementar de conchas do gênero Crassostrea : implicações ambientais e paleoambientais. Orientador: Paulo Sergio Cardoso da Silva. 2020. 95 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-23122020-101548. Disponível em: http://200.136.52.105/handle/123456789/31735. Acesso em: $DATA.

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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

PASQUALINI, ALEXANDRE A. Efeitos da radiação ionizante em ovários de Rhipicephalus (Boophilus) microplus (ACARI: IXODIDAE) em fase de pré postura. Orientador: Valter Arthur. 2020. 59 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2020.tde-17122020-104307. Disponível em: http://200.136.52.105/handle/123456789/31736. Acesso em: $DATA.

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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

ALENCAR, MILTON A. Efeito do estiramento à frio no aço utilizado na fabricação de rodas avaliado por propriedades mecânicas e por tensões residuais. Orientador: Cristiano Stefano Mucsi. 2020. 82 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-23122020-122456. Disponível em: http://200.136.52.105/handle/123456789/31727. Acesso em: $DATA.

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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

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. Orientador: Cecilia Chaves Guedes e Silva. 2020. 78 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-04112020-154917. Disponível em: http://200.136.52.105/handle/123456789/31716. Acesso em: $DATA.

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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

SANTAELLA, CESAR R.K. Efeito da adição de terras raras no processo de boretação do aço AISI1045. Orientador: Marina Fuser Pillis. 2020. 188 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2020.tde-16072021-123815. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/32266. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O tecnécio-99 metaestável (99mTc) é o radioisótopo mais utilizado nos diagnósticos por imagem devido à sua meia-vida curta de aproximadamente 6 horas e emissão de energia de 140keV. O 99mTc é gerado através do decaimento radioativo do isótopo molibdênio-99 (99Mo) que possui meia vida de aproximadamente 66 horas. Atualmente, 100% de todo 99Mo utilizado como matéria prima no país é importado sendo que dentre as rotas utilizadas para a produção do 99Mo, encontra-se o método da fissão nuclear de urânio de baixo enriquecimento (LEU) por meio de irradiação de alvos do tipo placa (UAlx). Uma das etapas após irradiação consiste na dissolução das ligas de alumínio que compõem o invólucro e a dispersão do núcleo através do procedimento comercial utilizado atualmente que é a dissolução puramente química, à quente, em soluções alcalinas de NaOH. Neste trabalho, estudou-se a influência dos fatores envolvidos na dissolução química (temperatura, concentração da solução de NaOH e tempo de dissolução) comparando-as com a adição de polarização do alvo, a fim de se aumentar a taxa de dissolução e diminuir, dessa forma, o tempo global de pós processamento dos alvos. Verificou-se que a temperatura da solução é o fator mais relevante tanto na dissolução química quanto na dissolução aplicando polarização anódica ou catódica. A presença da polarização pode auxiliar no processo de dissolução dependendo das condições de pH e potencial aplicado, porém, tecnologicamente não apresentou uma redução considerável no tempo de dissolução dos alvos.

Palavras-Chave: technetium 99; radioisotopes; targets; plates; uranium alloys; aluminium base alloys; separation processes; dissolution; sodium hydroxides; alkaline hydrolysis; electrochemical cells; impedance; scanning electron microscopy; x-ray diffraction; neutron flux

TAKARA, ERIKI M. Dissolução eletroquímica de ligas de alumínio em solução alcalina aplicadas ao pós tratamento de alvos de irradiação. Orientador: Elita Fontenele Urano de Carvalho. 2020. 77 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-16092020-104406. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/31500. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Fontes radioativas seladas de 192Ir são amplamente utilizadas em gamagrafia pela indústria em testes não destrutivos. Estas fontes são obtidas em um reator nuclear por meio da reação nêutron-gama com o radioisótopo natural do irídio e após uma vida útil de cerca de um ano, tornam-se "fontes radioativas seladas em desuso" (FRSD). Considerando a meia-vida de 73,8 dias e as atividades iniciais típicas do 192Ir disponíveis comercialmente, a atividade destas fontes deveria cair abaixo do nível de dispensa em um período de 5 a 6 anos, quando poderiam ser liberadas do controle regulatório. No entanto, após o decaimento, estas fontes ainda apresentam taxas de dose mensuráveis e atividade acima dos níveis de dispensa. Uma investigação sobre as causas indicou que as fontes apresentam radioatividade residual devido à presença de 60Co (T1/2 de 5,3 anos) e do segundo estado metaestável 192m2Ir (T1/2 de 241 anos). Portanto, essas se qualificam para deposição em repositório para fontes seladas de meia-vida longa. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um método para determinar a atividade de, pelo menos, 6 mil fontes de 192Ir armazenadas no Serviço de Gerenciamento de Rejeitos Radioativos do IPEN. Espectrometria gama, medida da taxa de dose realizadas com um detector CZT portátil e simulação com o software Microshield® foram usados no método dose-para-atividade para determinar as atividades.

Palavras-Chave: radioactive waste processing; radioactive waste disposal; radiation sources; sealed sources; iridium 192; gamma dosimetry; cdznte semiconductor detectors; radiation monitoring; radiation doses; computer codes; programming; safety engineering; environmental impacts

ROLINDO, NATALIE C. Determinação da atividade de fontes radioativas seladas de irídio-192 em desuso. Orientador: Roberto Vicente. 2020. 97 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-18092020-162836. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/31511. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O biotério é uma instalação que tem grande importância para o avanço na pesquisa com animais, pois nele são realizadas as atividades de criação, manutenção e experimentação animal. Partindo desse pressuposto a presente dissertação aborda o desenvolvimento de um sistema de monitoramento dos fatores ambientais como: temperatura, umidade relativa do ar, amônia e luminosidade de forma automatizada através de hardware e software open source visando um protótipo de baixo custo, acessível que irá contribuir, para garantia do bem-estar animal, a gestão técnica das instalações, monitoramento compartilhado em tempo real, tomada de decisão em caso de irregularidades nos fatores observados e registro sistêmico informatizado. Após a instalação do protótipo na sala de criação do biotério do IPEN foram realizados testes com detectores calibrados afim de validar as leituras onde é foi possível verificar a correlação positiva obtida, validando assim a sua adoção como uma ferramenta para o monitoramento.

Palavras-Chave: laboratory animals; computerized control systems; open configurations; monitoring; environmental effects; ambient temperature; humidity control; ammonia; luminosity; health hazards; animals; biological models; performance testing; in vivo

ROLIM, WESLEY J.R. Desenvolvimento de um sistema de monitoramento dos fatores temperatura, umidade, amônia e luminosidade da sala de criação do biotério do IPEN. Orientador: Patrick Jack Spencer. Coorientador: Delvonei Alves de Andrade. 2020. 52 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-21092020-154213. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/31521. Acesso em: $DATA.

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