Abstract: Neste trabalho foi analisado o comportamento do ferro fundido nodular austemperado (Austempered Ductile Iron - ADI) quando submetido a esforços mecânicos, considerando variações de composição química e três diferentes temperaturas de tratamento térmico de austêmpera. O objetivo do trabalho foi analisar o comportamento mecânico do ferro fundido nodular nas condições de processo estudadas e obter correlações entre a microestrutura e as propriedades mecânicas. Para esse desenvolvimento foram realizadas três corridas de ferro fundido nodular com variações de composição química, considerando como base a Liga FE 70002. O teor de cromo no ferro fundido será mantido em 0,5% nas três composições e variações de níquel de 0 % a 2,0 %. As temperaturas de tratamento térmico utilizadas foram 900 ºC para austenitização e 310 ºC, 290 ºC e 260ºC para austêmpera, de acordo com os procedimentos industriais aplicados na produção em larga escala. A análise das amostras obtidas nas três corridas apresentou composição química compatível com a matriz metálica desejada, com microestrutura composta basicamente por nódulos de grafita, perlita e carbonetos. As análises apontam um aumento gradual significativo dos valores de dureza com o aumento do teor de níquel, associados as variações de temperatura dos ciclos térmicos de austêmpera. Esse aumento gradual foi decorrente da formação de carbonetos em áreas de segregação intercelular dispersos na matriz metálica das amostras com 2% Ni antes e após a austêmpera, não apresentados nas amostras sem níquel e com 1% Ni no estado bruto de fusão. Os valores correspondentes a tenacidade e a resistência à tração permaneceram ligeiramente superiores nas amostras com 1% Ni se comparado aos corpos de prova sem adição de níquel e com 2% Ni. Contudo, os corpos de prova com 2% Ni apresentaram resistência mecânica ao impacto superior às demais quando analisadas individualmente, em função dos ciclos térmicos aplicados. Outro aspecto relevante é a sanidade dos nódulos de grafita quanto ao seu tamanho, formato e quantidade. O ferro fundido com 2% Ni apresentou maior degeneração dos nódulos de grafita e menor nodularidade, desta maneira contribuindo para perda de propriedades mecânicas.

Palavras-Chave: heat treatments; bainite; austenite; martensitic steels; iron alloys; chemical composition; microstructure; mechanical properties; cast iron

SILVA, MARCELO L. da. Influência da composição química e do tratamento térmico de austêmpera na microestrutura e nas propriedades mecânicas do ferro fundido nodular. Orientador: Antonio Augusto Couto. 2022. 68 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2022.tde-19102022-154809. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/33597. Acesso em: $DATA.

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Abstract: A dosimetria das radiações possui a finalidade de quantificar a dose recebida pelo indivíduo ocupacionalmente exposto. O dispositivo utilizado nesse processo se chama dosímetro, o dosímetro pode ser utilizado em diferentes situações, por exemplo, o dosímetro utilizado para quantificar a dose recebida nos dedos é o dosímetro no modelo anel, para extremidade, o qual será o foco neste trabalho. Para que um dosímetro possa ser utilizado em sua respectiva rotina, ele deve apresentar resultados dentro de alguns limites pré-estabelecidos em normas de referência. No Brasil ainda não temos normas voltadas para a calibração de dosímetros de extremidade, portanto, neste trabalho, foram utilizadas as recomendações do CASEC, adaptadas para a dosimetria de extremidade. O Objetivo deste trabalho é caracterizar e calibrar os dosímetros de extremidade do IPEN no modelo anel utilizando a grandeza Hp(0,07), para aplicação na rotina de monitoração individual. Para esse propósito, foram realizados os ensaios de homogeneidade do lote, reprodutibilidade, limite inferior de detecção, linearidade, dependência energética e dependência angular. Para calibração dos dosímetros termoluminescentes de LiF:Mg,Ti foi utilizado um rod phantom. O rod phantom possui a função de simular a região de interesse, no caso deste trabalho, os dedos. Os dosímetros foram irradiados na grandeza Hp(0,07), com as doses e energias recomendados pelas normas do CASEC.

Palavras-Chave: dosimetry; thermoluminescent dosemeters; lithium fluorides; radiation doses; concentration ratio; radiation monitoring; phantoms; regulating rods; occupational exposure

NASCIMENTO, GABRIEL G. do. Implementação da grandeza Hp(0,07) na dosimetria individual de extremidade utilizando o dosímetro de anel do IPEN contendo detectores de LiF:Mg,Ti. Orientador: Letícia Lucente Campos Rodrigues. 2022. 74 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2022.tde-18102022-165958. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/33593. Acesso em: $DATA.

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Abstract: A fusão em leito de pó a laser (FLP-L) se destaca entre os principais processos da manufatura aditiva (MA) pela fabricação de peças de geometrias complexas e com alívio de peso, especialmente nas indústrias aeroespacial e biomédica. A adequação de parâmetros do processo da FLP-L e a realização de pós-processamento por tratamentos térmicos são fundamentais para assegurar a qualidade e otimizar a vida útil de próteses e implantes médicos. As ligas de Co-Cr-Mo fabricadas por FLP-L são foco de pesquisa recorrente por possuir grande potencial na fabricação de próteses médicas e odontológicas personalizadas. Até o momento os estudos anteriores enfatizam a otimização de propriedades macroscópicas, como o comportamento de envelhecimento. Nas ligas de Co-Cr-Mo existe pouca literatura abrangendo a janela de processamento e sua relação com as características microestruturais e mecânicas. Este trabalho apresenta uma investigação dos principais parâmetros do processo de FLP-L em uma liga normatizada de Co-Cr-Mo ASTM F75 por meio dos efeitos e das influências da fabricação aditiva por laser por meio de análises mecânicas e microestrutura obtida nas amostras. Adicionalmente, foi feito tratamento térmico por solubilização na liga de Co-Cr-Mo processada por FLP-L. As análises obtidas foram comparadas com a rota convencional de fundição de precisão (FP). Os resultados obtidos permitiram determinar os parâmetros adequados para o processo FLP-L da liga de Co-Cr-Mo, possibilitando uma microestrutura com ausência de defeitos, obtendo densificações superiores que 99 %. As relações investigadas de processo-propriedade são importantes para definir a influência dos parâmetros analisados no processamento e pode embassar o estabelecimento de protocolos na padronização do processo de FLP-L da liga de Co-Cr-Mo.

Palavras-Chave: biological materials; biosynthesis; heat treatments; mechanical properties; impact fusion; lasers; melting; nanostructures; cobalt base alloys; chromium alloys; molybdenum alloys; comparative evaluations; site characterization

MERGULHAO, MARCELLO V. Fusão em leito de pó a laser da liga de Co-Cr-Mo: propriedades mecânicas e microestrutura após tratamentos térmicos. Orientador: Maurício David Martins das Neves. 2022. 154 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2022.tde-08112022-104308. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/33608. Acesso em: $DATA.

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Abstract: A braquiterapia é uma modalidade de radioterapia que trata tumores utilizando radiação ionizante com fontes localizadas próximas ao tumor. As fontes podem ser produzidas a partir de diversos radionuclídeos e em diversos formatos, como sementes de iodo125 e fios de irídio192. Para produzir uma nova semente de Iodo-125 no e garantir sua qualidade, é fundamental descrever a dosimetria da semente, para que quando aplicado em um tratamento seja possível atingir a menor dose possível nos tecidos sadios vizinhos. O relatório do Task Group 43 U1 da AAPM é um documento que indica os procedimentos de dosimetria em braquiterapia com base em parâmetros físicos e geométricos. Neste estudo, escolheu-se dois métodos diferentes para caracterizar a semente de iodo-125: uma simulação de transporte de radiação (MCNP) e um experimento usando filmes radiocrômicos da Gafchromic. Todos os parâmetros do TG43 U1 foram simulados usando o método de Monte Carlo de transporte de radiação MCNP6: intensidade de kerma-ar, constante de taxa de dose, função de geometria, função de dose radial e função anisotrópica. Esses parâmetros foram obtidos a partir de uma semente modelada ideal. Os parâmetros se comportaram como esperado na literatura apresentando incertezas menores que as previstas. Na parte experimental da caracterização, com filmes radiocrômicos, foi realizada a calibração dos filmes de EBT-3, relacionando a cor do filme escurecido com a dose. Não foi possível fazer o experimento com o filme, pois em decorrência da pandemia de COVID-19, a semente de iodo-125 não pode ser confeccionada. No entanto, apresenta-se nesse trabalho toda a etapa de calibração do filme, sua curva de calibração e a simulação pelo método de Monte-Carlo.

Palavras-Chave: computerized simulation; brachytherapy; monte carlo method; iodine 125; seeds; iridium 192; photon computed tomography; tumor promoters; neoplasms; dosimetry

PRIMO, CAMILA de O. Estudos dosimétricos de fontes de iodo-125 com filmes radiocrômicos e método de Monte Carlo. Orientador: Maria Elisa Chuery Martins Rostelato. 2022. 80 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2022.tde-05122022-123921. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/33612. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O metano é um dos principais gases estufa, advindo da ação antropogênica, para atenuar esse problema, transformá-lo em um insumo industrial pode ser de grande interesse. Para esse fim o catalisador PdCu preparado em diferentes composições foi aplicado como ânodo em um reator de eletrólito polimérico - tipo de célula de combustível para converter metano em produtos oxigenados e energia em condições amenas de temperatura e pressão. As curvas de polarização realizadas usando reator de eletrólito polimérico. As análises qualitativas do efluente do reator de eletrólito polimérico por FTIR identificaram produtos como íons metanol, carbonato e formiato a partir da oxidação parcial do metano para todos os materiais. Um método de PLC foi usado para quantificar este produto. Além disso, observou-se que à medida que o potencial elétrico do reator aumenta, a geração de produtos diminui. Os melhores resultados para conversão de metano em metanol e cogeração de energia foram obtidos a partir de Pd80Cu20/ATO devido aos melhores efeitos de ativação de H2O e sítio de adsorção para oxidação de CH4.

Palavras-Chave: fuel cells; palladium alloys; electrocatalysts; liquefaction; chromatography; methane; methanol; infrared spectrometers; fourier transformation

SANTOS, CAMILA M.G. Estudo do efeito do suporte em eletrocatalisadores baseados em páladio e cobre aplicados em reatores de eletrólito polimérico - tipo célula a combustível para co-geraçâo de energia e metanol a partir do metano. Orientador: Almir Oliveira Neto. 2022. 81 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2022.tde-09122022-093230. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/33615. Acesso em: $DATA.

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Abstract: A incessante busca pela redução de poluentes no mundo, principalmente os oriundos dos plásticos sintéticos, faz com que muitos pesquisadores recorram a pesquisas de materiais alternativos. Neste estudo, foram preparados 5 Compósitos de PLA contendo 0,5%, 1,0%, 1,5%, 5% e 10% de fibra de abacaxi. Foram ensaiadas a partir do PLA puro e PLA com adição de fibras, sem acréscimo de nenhum estabilizante ou qualquer outro material nas amostras com 0,5%, 1,0% e 1,5%, com foco na estratégia de verificação do comportamento do PLA com a fibra considerando como referência o PLA puro e as amostras com 5,0% e 10,0% foram adicionadas de compatibilizante Polybond. As fibras foram trituradas e incorporadas no PLA no estado fundido por meio de um moinho de facas e, em seguida, as formulações foram homogeneizadas em uma extrusora dupla rosca. Os corpos de prova foram obtidos em uma prensa a 180ºC e em seguida cortados com gabarito. A caracterização das amostras foi realizada por meio das técnicas de ensaios mecânicos, Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC), Termogravimetria (TGA), Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FT-IR) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). O comportamento do compósito trouxe uma alteração na dureza a partir da adição de fibras no PLA, em torno de 3,8% na amostra PLA + 0,5% Fibra; 8,9% na amostra PLA + 1,0% Fibra; 6,2% na amostra PLA + 1,5% Fibra;13,5% na amostra PLA + 5% Fibra e 6,5% na amostra PLA + 10% Fibra. Quanto ao impacto, o compósito PLA + fibra apresentou um ganho em sua resistência. A matriz com adição de fibras, apresentou uma melhora na resistência à tração. Quanto ao comportamento térmico, observa-se que os compósitos com fibra não apresentam alterações de estabilidade térmica, permanecendo assim, na mesma faixa de degradação do polímero puro e da fibra.

CAMPOS, IVAN D. Estudo de compósitos de poli (ácido lático) com celulose extraída da coroa do abacaxi. Orientador: Duclerc Fernandes Parra. 2022. 71 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2022.tde-28122023-095246. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/34518. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O efeito dos aerossóis no balanço de radiação é uma das maiores fontes de incertezas na estimativa da forçante radiativa antropogênica e, portanto, das mudanças climáticas globais. Em particular, a caracterização dos processos de absorção se torna fundamental para o entendimento do papel dos aerossóis sobre o clima. Uma das questões em aberto nesta área é a separação da absorção total entre as duas principais componentes, o Black Carbon (BC) e o Brown Carbon (BrC), principalmente em locais onde a influência antrópica é pequena, como na Amazônia Central. Os mecanismos que controlam a formação e evolução de BC e BrC em florestas tropicais ainda não são claros. Neste estudo, realizamos medições na torre ATTO (Amazon Tall Tower Observatory), em aerossóis coletados em filtros e os analisamos com espectrômetros óticos de alta resolução, com ampla faixa espectral (300 a 2500 nm). Determinamos as características de absorção do BrC e do BC em função do comprimento de onda. Os resultados mostram que a absorção de BrC é significativa abaixo de 660 nm e é máxima em comprimentos de onda próximos a 350 nm. Combinando a dependência espectral medida com a modelagem mie da contribuição do BC, determinamos que o BrC corresponde em média a 15% da absorção total no sítio do ATTO na Amazônia. Como método alternativo, medimos a fração de BrC à absorção total através da análise de dados por sensoriamento remoto com fotômetros da rede NASA/AERONET e observamos uma alta fração (25%) de BrC na absorção ao longo da coluna atmosférica. Os diferentes métodos para quantificar BC e BrC são consistentes e apresentam resultados semelhantes. Este estudo permitiu ainda quantificar a forçante radiativa direta dos aerossóis na Amazônia em -4.28 W/m2, considerando apenas a absorção de BrC +0.43 W/m2. A síntese destas análises permitiu quantificar a absorção de aerossóis da floresta Amazônia e o seu papel nas mudanças climáticas.

Palavras-Chave: lasers; absorption; energy dependence; remote sensing; carbon black; aerosols; irradiation; cluster analysis; hidden variables; climatic change; environmental protection

MORAIS, FERNANDO G. Estudo das propriedades de absorção de Brown Carbon e Black Carbon utilizando sensoriamento remoto e medidas in situ na Amazônia. Orientador: Eduardo Landulfo. 2022. 136 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2022.tde-03062022-123551. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/33131. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Toxoplasma gondii é um protozoário capaz de infectar uma ampla gama de seres vivos, dentre eles os felinos que são os hospedeiros definitivos da doença, toxoplasmose, e animais de pecuárias e aves. Em humanos o parasita também pode se apresenta de forma latente ou cística, a última podendo tornar-se crônica, fazendo com que o parasita possa se alojar no cérebro, retina ou músculos. A infecção ocorre pelo consumo de água ou alimentos contaminados com esporozoítos ou com cistos contendo bradizoítos encontrados em carne crua. Os taquizoitos da cepa RH possuem rápida replicação e relativa dificuldade de manutenção in vitro, frequentemente requerendo estágios de cultivo in vivo em animais experimentais. O uso da nanotecnologia pode contribuir para tipos de produção in vitro com potenciais ganhos de praticidade e rendimento, por meio do cultivo tridimensional de células de fibroblastos de camundongo e nanopartículas sintetizadas com radiação ionizante. O objetivo deste trabalho foi demonstrar a cultura tridimensional de fibroblastos agregados a nanopartículas para inoculação do T. gondii com a intenção de facilitar o manejo e a replicação in vitro do parasita. Nanopartículas de magnetita foram produzidas a partir da redução de sulfato ferro heptahidratado em pH altamente alcalino sob a ação das ionizações produzidas por feixe de elétrons entre 15 e 30kGy. As nanopartículas paramagnéticas foram adicionadas a cultura de células, que formaram uma interface ar-líquido através do campo magnético. Cada esferoide foi infectado por taquizoítos da cepa RH e mantidos em cultura para avaliação por microscopia eletrônica de transmissão e por microscopia de fluorescência com renderização em 3D. A presença do parasita foi confirmada por PCR e a quantidade de parasitas livres em cultura foi avaliada por citometria de fluxo. O modelo de cultivo tridimensional utilizado mostrou produção sustentável de taquizoítos em até 24 horas após ao inóculo, mostrando-se como um potencial substitutivo do uso de animais para manutenção do parasita.

Palavras-Chave: nanoparticles; three-dimensional calculations; cell cultures; in vitro; parasites; ionizing radiations

NASCIMENTO, ANA C.G. Estudo da eficiência da replicação in vitro do parasita intracelular Toxoplasma gondii em esferoides formados por nanopartículas paramagnéticas produzidas por radiação ionizante. Orientador: Daniel Perez Vieira. 2022. 74 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2022.tde-03062022-121101. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/33129. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O biomonitoramento da poluição atmosférica é uma técnica na qual organismos são utilizados para quantificação dos níveis de poluentes. Atualmente, diferentes espécies de plantas têm sido analisadas a fim de avaliar a viabilidade para uso no biomonitoramento de poluentes. O objetivo desta pesquisa foi fazer uma comparação entre a bromélia T. usneoides e as cascas da árvore T. tipu para aplicação no biomonitoramento ativo da poluição atmosférica. A parte experimental consistiu das etapas: aquisição de amostras de ambas as espécies de biomonitores, preparo de amostras para exposição, exposição, coleta de amostras expostas, tratamento das amostras para análise e análises pela técnica de Análise por Ativação com Nêutrons Instrumental (INAA). O controle da qualidade analítica foi realizado pelas análises dos materiais de referência certificados, cujos resultados indicaram boa precisão e exatidão com valores de |En score| < 1. Os resultados obtidos nas análises de biomonitores indicaram que em ambas as espécies foi possível a determinação de As, Br, Ca, Cl, Co, Cr, Cs, Fe, K, La, Mg, Mn, Na, Rb, Sb, Sc, V e Zn e foi verificado que houve diferença significativa (p < 0,05) entre as frações mássicas médias obtidas nas amostras controles e nas expostas para a maioria dos elementos. A T. usneoides apresentou fatores de enriquecimento das frações mássicas mais elevados que os das cascas da T. tipu para a maioria dos elementos, devido, possivelmente, aos mecanismos distintos de retenção de poluentes entre as duas espécies. Para T. tipu não foi possível utilizar uma única amostra controle representativa para exposição devido à variabilidade dos teores de elementos das cascas coletadas de árvores cultivadas no mesmo local de amostragem. Entretanto, esta dificuldade foi sanada analisando uma amostra controle para cada ponto de exposição. Os resultados indicaram acúmulo de elementos durante a exposição para a maioria dos elementos e a correlação destes elementos com possíveis fontes de emissão em ambas as espécies. Pelos resultados obtidos pode se concluir que a T. usneoides e as cascas da T. tipu podem ser utilizadas no biomonitoramento ativo da poluição do ar de áreas urbanas.

Palavras-Chave: ornamental plants; bark; trees; biological materials; biological indicators; air pollution monitors; air pollution control

ISHIMARU, GABRIEL. Estudo comparativo entre a bromélia Tillandsia usneoides e as cascas da árvore Tipuana tipu para uso no biomonitoramento ativo da poluição atmosférica. Orientador: Mitiko Saiki. 2022. 124 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2022.tde-18082022-113427. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/33267. Acesso em: $DATA.

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