Abstract: A Tomografia por Coerência Óptica (OCT) baseia-se na propriedade de retroespalhamento dos meios para construir imagens tomográficas do interior das amostras. De maneira similar, a técnica LIDAR (Light Detection and Range) faz uso desta propriedade para determinar as características da atmosfera, em especial o coeficiente de extinção do sinal. Explorar esta similaridade permitiu aplicar métodos de inversão utilizados na técnica LIDAR às imagens OCT, permitindo construir imagens de coeficiente de extinção, resultado inédito até o momento. Este trabalho teve o objetivo de estudar, propor, desenvolver e implementar algoritmos de métodos de inversão do sinal OCT para determinação do coeficiente de extinção em função da profundidade. Foram utilizados três métodos de inversão, da inclinação, do ponto de contorno e da profundidade óptica, com implementação em ambiente LABView® . Estudo dos erros associados aos métodos de inversão foi realizado e, amostras reais (homogêneas e estratificadas) foram utilizadas para análises em uma e duas dimensões. As imagens de coeficiente de extinção obtidas pelo método da profundidade óptica claramente foram capazes de diferenciar o ar da amostra. As imagens foram estudadas empregando PCA e análise de clusters que avaliou a robustez da técnica em determinar o valor do coeficiente de extinção da amostra. Além disso, o método da profundidade óptica proposto foi empregado para estudar a hipótese de que existe correlação entre o coeficiente de extinção do sinal e a desmineralização de esmalte dental durante o processo cariogênico. Com a aplicação desta metodologia foi possível observar a variação do coeficiente de extinção em função da profundidade e sua correlação com a variação da microdureza, além de mostrar que em camadas mais profundas o valor do coeficiente de extinção valor tende ao de um dente sadio, comportando-se da mesma maneira que a microdureza do dente.

Palavras-Chave: coherent radiation; tomography; teeth; sample preparation; demineralization; mathematical models

AMARAL, MARCELLO M. Análise de sinais de tomografia por coerência óptica: equação LIDAR e métodos de inversão. Orientador: Anderson Zanardi de Freitas. 2012. 95 f. Tese (Doutoramento) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2012.tde-08032013-145815. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/10172. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Circuitos de convecção natural ou sistemas de circulação natural são empregados em diversas áreas da engenharia. Reatores nucleares refrigerados a água utilizam circuitos de circulação natural como método passivo de seguranca. Em situações críticas, sem qualquer controle externo, o sistema permanece em segurança por suas próprias características de funcionamento (intrinsecamente seguro). O trabalho proposto consiste em estudar numericamente o circuito de circulação natural de água, localizado no Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares / Comissão Nacional de Energia Nuclear em São Paulo, por meio do uso de modelos matemáticos, objetivando determinar o padrão do escoamento em condições sem mudança de fase líquido-vapor. A comparação dos resultados de temperatura obtidos por cada um dos modelos de turbulência aos pontos instrumentados no circuito experimental, na condição transitória, revelou desvios significativos nas respostas do modelo de zero equação. Desvios intermediário foram observados nos modelos de transporte da viscosidade turbulenta (EVTE), k - ω, SST e SSG e resultados melhores foram vericados nos modelos k - ε e DES (com significativa superioridade do primeiro modelo).

Palavras-Chave: brazilian cnen; natural convection; fluid flow; turbulent flow; heat transfer; hydrodynamics; mathematical models; reactor safety; pwr type reactors

ANGELO, GABRIEL. Análise numérica da dinâmica do escoamento em circuitos de circulação natural. Orientador: Delvonei Alves de Andrade. 2013. 182 f. Tese (Doutoramento) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2013.tde-20092013-092635. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/10524. Acesso em: $DATA.

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Abstract: A melhoria nos aspectos de eficiência e de segurança dos reatores nucleares compactos está diretamente ligada às inovações nos combustíveis e na geometria dos Elementos Combustíveis - ou E.C. - como é o caso do tipo Placa, em comparação com o do tipo Vareta. Do ponto de vista mecânico, garantir que a estrutura de um E.C. está segura para funcionar em um reator PWR compacto é afirmar que esta cumpre os requisitos funcionais de projeto para estruturas deste tipo e aplicação, presentes na norma ANSI/ANS-57.5-1996; e também que as tensões resultantes dos carregamentos impostos sobre si são menores do que os limites mecânicos admissíveis para os seus materiais estruturais, de acordo com a norma ASME III, divisão 1, subseção NB. Para desenvolver uma metodologia de análise mecânica buscando verificar o atendimento aos critérios das normas citadas, foi proposto um modelo conceitual computacional de E.C. placa e, posteriormente, este modelo foi submetido a uma série de análises computacionais que simularam a aplicação das combinações dos principais carregamentos atuantes. Os resultados extraídos das análises revelaram que os valores das tensões resultantes da aplicação dos carregamentos foram inferiores aos valores dos limites admissíveis dos materiais que compõem os seus componentes. Foi observado, também, que os deslocamentos resultantes não ultrapassaram os limites funcionais, que são o contato entre estruturas semelhantes vizinhas e/ou o contato da região superior desta estrutura com as estruturas de suporte do vaso de pressão que o contém.

Palavras-Chave: fuel elements; fuel plates; zircaloy; inconel 718; uranium alloys; molybdenum; mechanical tests; compactors; pwr type reactors; pressure vessels; stresses; materials testing reactors; thermodynamics; mechanical tests; mathematical models; computer codes; nuclear engineering

SANTOS, MARCELO M. dos. Avaliação estrutural de um elemento combustível do tipo placa para um reator nuclear compacto. Orientador: Miguel Mattar Neto. 2019. 108 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2019.tde-08082019-140803. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/30155. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Neste trabalho, desenvolveu-se um modelo matemático e um aparato de medidas, que têm como objetivo auxiliar no projeto e na caracterização de estruturas de ondas lentas para válvulas de ondas progressivas. O objetivo é obter as características de velocidade de fase e de impedância de interação de uma dada estrutura de ondas lentas. Modelou-se matematicamente uma estrutura de ondas lentas do tipo ringbar como uma hélice dupla contraposta, de forma que se obteve uma série de resultados teóricos já publicados e outros inéditos. Desenvolveu-se um aparato de medida em microondas para a caracterização experimental da estrutura de ondas lentas sob análise. Apresentam-se os procedimentos de medida e os resultados experimentais obtidos, comparando-os com as predições do modelo matemático. Os resultados experimentais apresentaram boa reprodutibilidade e distaram dos teóricos de acordo com o esperado. Considerou-se que o modelo matemático e o aparato de medida, bem como as técnicas experimentais, já constituem uma importante ferramenta que será de fundamental importância no projeto e fabricação de válvulas de ondas progressivas.

Palavras-Chave: helical waveguides; microwave equipment; wave propagation; antennas; travelling wave tubes; mathematical models

LOPES, DANIEL T. Caracterização de estruturas de ondas lentas helicoidais para utilização em, TWT de potência. Orientador: Claudio Costa Motta. 2007. 98 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, Sao Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2007.tde-17062008-160517. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/11596. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O fenômeno de injeção de vapor em tanques de alívio é de relevância no projeto de reatores de água leve, sejam eles do tipo reator de água pressurizada (PWR) ou reator de água fervente (BWR). Este fenômeno permite a rápida absorção do vapor injetado em massa de água, por meio de sua condensação, uma vez que este vapor pode conter contaminantes químicos ou radiológicos que não permitem o seu descarte diretamente no ambiente. Desta forma, facilita-se a coleta do vapor produzido por descarga de vapor da água do resfriamento do reator, radiologicamente contaminada, e evita-se o que projeto de dispositivos e equipamentos necessite considerar a elevada pressão do vapor. A rapidez com que se dá a condensação é fruto de processos físicos que ocorrem na interface de vapor e água e que ainda não possuem modelo analítico e numérico definido. Em 1972 um modelo semi-empírico foi proposto, o qual, desde então, vem evoluindo. Não obstante, até o presente momento, não há modelo definitivo que se proponha a abranger toda extensão das condições experimentais. Estes modelos são fortemente dependentes do fluxo de massa que atravessa a interface de vapor e água, entretanto, até a presente data, não há expressão que determine este fluxo de massa, de tal forma que o valor de 275 Kg/m2/s vem sendo assumido como "representativo da ordem de grandeza do fenômeno" até o presente momento. Neste trabalho, é proposto um método de cálculo analítico do fluxo de massa, considerando-se como premissa a isentropia da injeção, e o desenvolvimento da 1ª e 2ª leis da Termodinâmica. Ainda, o fenômeno é analisado experimentalmente, por meio da análise dos dados produzidos no experimento do Circuito Termo Hidráulico de 150 bar (Loop 150), realizado nas dependências do CENTRO TECNOLÓGICO DA MARINHA EM SÃO PAULO. Por fim, um modelo numérico em software comercial foi desenvolvido para complementar a análise. Os resultados obtidos comprovam que a formulação isentrópica do fluxo de massa corrige de maneira satisfatória o fluxo de massa constante utilizado até então nos modelos semi-empíricos. Tal comprovação se deu através de análise numérica e da confrontação com dados experimentais obtidos na literatura.

Palavras-Chave: bwr type reactors; pwr type reactors; analytical solution; numerical solution; finite element method; mathematical models; turbulence; heat transfer; isentropic processes; vapor condensation; relief valves; reactor protection systems; reactor safety; safety engineering; systems analysis

PACHECO, RAFAEL R. Desenvolvimento de modelos analítico e numérico associados ao fenômeno de condensação por contato direto em tanque de alívio de reator PWR. Orientador: Delvonei Alves de Andrade. 2018. 97 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2018.tde-23102018-160457. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/29629. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O objetivo deste trabalho foi desenvolver um software, de fácil operação e eficiente, para determinar a difusividade térmica de biomateriais. A necessidade de se conhecer a difusividade térmica de materiais como, por exemplo, esmalte e dentina, é essencial para o estabelecimento de protocolos de utilização clínica laser, para evitar danos colaterais ao paciente. O software desenvolvido, denominado CZ ThermaDiff, baseia-se no processamento de imagens térmicas adquiridas por uma câmera termográfica no infravermelho (ThermaCam SC3000, FLIR System, EUA). Foi desenvolvido em ambiente LabView, o que permitiu criar um painel de controle de fácil operação, contendo apenas duas funções básicas (Start e Stop). O software arquiva os dados em formato de tabela contendo todas as medidas de difusividade térmica, suas médias para intervalos de 10 °C e suas respectivas temperaturas, para uma amostra. Foi observado, tanto para o esmalte quanto para a dentina, que os valores de difusividade não são constantes e aumentavam em função da temperatura. Os valores encontrados foram aplicados a um modelo de transferência de calor, simulando um dente molar humano com as seguintes estruturas: esmalte, dentina e polpa. O modelo baseia-se no método de resistores térmicos, sendo que para a polpa foi utilizado o modelo de difusão de calor, considerando a circulação sanguínea. Os valores de temperatura obtidos neste modelo teórico, utilizando difusividades dependentes da temperatura foram maiores que as obtidas com um valor constante de difusividade, medido à temperatura ambiente. Este fato realça a importância da mensuração da difusividade em função da temperatura e da interface desenvolvida neste trabalho.

Palavras-Chave: programming languages; c codes; thermal diffusivity; temperature monitoring; infrared thermography; teeth; animal tissues; cattle; enamels; dentin; mathematical models; blood circulation

CORREA, PAULO R. Desenvolvimento de uma interface de comunicação para determinação da difusividade térmica em função da temperatura, por termografia no infravermelho. Orientador: Denise Maria Zezell. 2013. 65 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2013.tde-15042013-084244. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/10504. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Uma das exigências na calibração de monitores de radiação de contaminação de superfície consiste no uso de fontes extensas de referência com um valor de uniformidade superior a 90%. Entretanto, foi verificado em alguns laboratórios de calibração que suas fontes não atendiam essa exigência, o que obrigaria esses laboratórios a não utilizarem tais fontes em suas calibrações. Foi neste contexto que foi desenvolvido um estudo para propor o uso dessas fontes, desde que sejam utilizados fatores de correção, que são propostos neste trabalho, que foram avaliados e desenvolvidos usando o código de transporte MCNP como ferramenta de análise e avaliação, a partir dos dados de mapeamento da uniformidade. Também foi desenvolvido um software para calcular esses fatores de correção, utilizando o mapeamento da uniformidade das fontes como dados de entrada e um sistema automatizado para calibração de monitores de radiação de contaminação de superfície. O grande ganho com esse trabalho foi poder utilizar fontes extensas de referência, mesmo quando essas estão em desacordo com as exigências de uniformidade da norma ABNT ISO 8769:2016.

Palavras-Chave: surface contamination; surface ionization; radiation doses; radiation sources; equivalent radiation doses; radiation monitors; dosemeters; calibration; monte carlo method; mathematical models; radiative corrections; mapping; transformations; standardization

SILVA JUNIOR, IREMAR A. da. Desenvolvimento de uma metodologia de calibração de monitores de contaminação de superfície considerando o mapeamento da uniformidade das fontes extensas de referência. Orientador: Maria da Penha Albuquerque Potiens. 2017. 129 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2018.tde-13032018-101043. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/28838. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O látex de borracha natural foi formulado, radiovulcanizado e, em seguida, estabilizado radioliticamente (GAMATEX), para ser empregado na fabricação de artefatos de borracha utilizados na área médica. A eficiência de reticulação do látex, quando radiovulcanizado com raios gama, correlacionou-se matematicamente com a razão de concentração do sistema de radiosensibilizador (x1 = [An-B] / [KOH]) e com a dose de vulcanização (x2), apresentando alto grau de interação, segundo o seguinte modelo matemático: , onde representa a resistência à tração na ruptura. O processo RVNRL foi otimizado para baixas doses de vulcanização e altas concentrações de An-B. A resistência radioxidativa da borracha, obtida a partir do GAMATEX, foi atingida adicionando-se uma mistura de antioxidantes (45% BANOX S + 55% TNPP). Esta mistura apresentou um efeito sinérgico. O látex apresentou comportamento pseudoplástico com a ocorrência de tensão de escoamento. A taxa de desestabilização irreversível do látex foi diretamente proporcional à [An-B] e inversamente proporcional à [KOH]. O efeito pós-irradiação do látex ou a desestabilização reversível, ocorreu devido à presença de uma concentração residual de An-B que não reagiu. A irradiação melhorou a estabilidade coloidal do GAMATEX, devido ao aumento da tixotropia e da tendência newtoniana além da correlação entre o grau de consistência (k) e o índice pseudoplástico (n), de acordo com o modelo matemático . Este fato permite um tempo maior de estocagem do GAMATEX. A viscosidade relativa do látex correlaciona-se com a temperatura e com o teor da borracha seca conforme o modelo matemático: , onde rw é a razão (BS/100-BS). O látex radiovulcanizado coagulou à temperatura de –10ºC no sistema de refrigeração projetado.

Palavras-Chave: natural rubber; latex; vulcanization; gamma radiation; cross-linking; mathematical models; viscosity; medical supplies

CHIRINO COLLANTES, HUGO D. Desenvolvimento do processo de fabricacao de tubos hospitalares por RVNRL .Otimizacao e prototipo de extrusao a baixas temperaturas. Orientador: Joao Alberto Osso Junior. 1999. 155 f. Tese (Doutoramento) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP, Sao Paulo. DOI: 10.11606/T.85.1999.tde-06112003-182641. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/10781. Acesso em: $DATA.

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