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Avaliação de ferramentas computacionais utilizadas na simulação do processo de retirada dos trabalhadores, em situação de emergência
Get PDFUma instalação industrial apresenta vários riscos em decorrência do tipo de processo a ser controlado, químico, termodinâmico, nuclear, e dos perigos associados a esses processos, fogo, explosão, vazamento radioativo e de gás. O plano de emergência constitui um conjunto de regras e procedimentos destinados a evitar ou minimizar os efeitos de acidentes, catástrofes em determinadas áreas, possibilitando o gerenciamento de forma otimizada dos recursos disponíveis. A identificação das melhores rotas de fugas e a estimativa do tempo necessário para a retirada dos trabalhadores do local de risco são itens importantes que devem ser considerados na confecção de um bom plano de retirada de emergência. Este relatório tem como objetivo apresentar a metodologia e os resultados do processo de avaliação de três ferramentas computacionais de simulação, utilizadas na determinação do tempo necessário para retirada dos trabalhadores do local de trabalho, em situações de emergência
Virtual Simulations of Nuclear Plants for Dose Assessment with On-line Measurements Collected by Networked Radiation Monitors.
Get PDFEste trabalho descreve os resultados obtidos com a utilização de um motor de jogo como uma ferramenta de simulação virtual para avaliação da dose em centrais nucleares, usando medições em linha. Uma vez que o motor de jogo utilizado tem capacidades de rede, dados de medição são coletadas de monitores de radiação reais instalados em uma usina nuclear, para representar a taxa de dose de radiação em áreas pré-definidas dentro do ambiente virtual, e para calcular a dose recebida pelos avatares. Os resultados são apresentados e discutidos.This work reports results obtained with the use of a game engine as a virtual simulation tool for dose assessment in nuclear plants, using on-line measurements. Since the game engine used has networking capabilities, measurement data is collected from real radiation monitors installed in a nuclear plant, to represent the radiation dose rate in pre-defined areas within the virtual environment, and to compute the dose received by the avatars. Results are presented and discussed
Utilização de ambientes virtuais na estimativa de dose de radiação em instalações nucleares
Get PDFThe physical integrity of people when walking in places subjected to radiation can be preserved by following some rules. Among these rules are safe limits of radiation level, proximity of radiation sources, time of exposition to radiation sources, and a combination of these factors. In this way, previous training and simulations of operation proceedings to be executed in places subjected to radiation help to better prepare the course in such places, minimizing the absorbed dose. On the other hand, Virtual Reality is a technology applicable in several areas, enabling the training and simulation of real places and hypothetical scenarios, with a good level of realism, but without danger if compared to the same activities in the real world. As a virtual environment doesn’t presents any health risks, it’s possible to train workers beforehand to several operation or maintenance scenarios. In this virtual environment, the dose tax distribution can be visualized, and the dose absorbed by the worker, represented and simulated in the virtual environment by a virtual character (avatar) can be shown. Therefore, the tasks to be done can be better planned, evaluating the workers actions and the performance so to reduce failures and health risks. Finally, this work presents a tool to build and navigate in virtual environments, enabling the training of activities in nuclear facilities. To that end is proposed a methodology to modify and adapt a free game engine.A integridade física das pessoas ao circular em áreas sujeitas a radiação pode ser preservada se observadas certas regras. Entre estas regras estão limites seguros de nível de radiação, de proximidade da fonte radioativa, de tempo de exposição à mesma, e a combinação desses fatores. Neste sentido, treinamentos e simulações prévias de procedimentos operacionais a serem executados em áreas sujeitas a radiação ajudam programar melhor a circulação nessas áreas, minimizando a dose recebida. Por outro lado, Realidade Virtual é uma tecnologia capaz de ser aplicada nas diversas áreas, permitindo realizar treinamentos e simulações de ambientes reais e cenários hipotéticos, com bom grau de realismo, sem no entanto correr os riscos inerentes a atividade real. Como o ambiente virtual não apresenta quaisquer riscos para a saúde, é possível treinar os trabalhadores, antecipadamente, para vários cenários de operação ou manutenção. Neste ambiente virtual a distribuição da taxa de dose pode ser visualizada e a dose acumulada pelo operador, representado e simulado no ambiente por um personagem virtual (avatar), exibida. Consequentemente, as tarefas a serem executadas podem ser melhor planejadas, avaliando as ações e o desempenho dos trabalhadores de forma a diminuir as falhas e os riscos à sua saúde. Finalmente, este trabalho apresenta uma ferramenta para construção e navegação em ambientes virtuais, permitindo assim o treinamento das atividades em instalações nucleares, com a simulação de fontes radioativas e a medição da dose de radiação acumulada pelos operadores nestas instalações. Para este fim é proposta uma metodologia para a modificação e adaptação de um núcleo de jogo livre
A parallel genetic algorithm with niching technique applied to a nuclear reactor core design optimization problem .
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Implementação e avaliação de um sistema de procedimentos computadorizados no Laboratório de Interfaces Homem-Sistema - LABIHS
Get PDFO Laboratório de Interfaces Homem-Sistema (LABIHS) é formado por um conjunto de equipamentos e programas de computadores que simulam os processos de uma usina nuclear com 930 MWe de potência, formando um simulador compacto de uma planta nuclear PWR (Pressurized Water Reactor) e constituindo uma sala de controle avançada com várias interfaces gráficas representando os vários sistemas que compõem o reator nuclear. Uma das linhas de pesquisa do LABIHS é o desenvolvimento e avaliação de sistemas de procedimentos computadorizados (PBCs) para salas de controle avançadas de plantas industriais. Este relatório tem como principal objetivo implementar um sistema de procedimentos computadorizados no LABIHS. Atualmente, para operar o simulador da planta nuclear PWR do LABIHS, os operadores utilizam procedimentos de operação baseados em papel (PBPs). Antes de iniciar a construção de um sistema PBC próprio para o simulador do LABIHS, optou-se por implementar e avaliar um sistema de PBCs no simulador do LABIHS, bem como verificar o impacto sobre a equipe de operação do simulador com a mudança de PBPs para PBCs. Para tal foi utilizado como referência o sistema ImPRO pois, por facilidade,este sistema está disponibilizado para download na Internet
Aplicação da técnica de otimização por enxame de partículas no projeto termo-hidráulico em escala reduzida do núcleo de um reator PWR
No full textO projeto de modelos em escala reduzida tem sido empregada por engenheiros de
vários setores como indústria naval, indústria aeroespacial, petrolífera, indústria nuclear e
outras. Modelos em escala reduzida são usados em experimentos porque são
economicamente mais atraentes do que seus próprios protótipos (escala real), e em muitos
casos também são mais baratos e, na maioria das vezes, mais fáceis de serem construídos
fornecendo uma maneira de se conduzir o projeto em escala real permitindo investigações e
análises indiretas no sistema em escala real. Um modelo em escala reduzida (ou
experimento) deve ser capaz de representar todos os fenômenos físicos que ocorrem e
ocorrerão no sistema real em condições de operação, neste caso o modelo em escala
reduzida é dito similar. Existem alguns métodos para se projetar um modelo em escala
reduzida, e destes, dois métodos são básicos : o método empírico que é baseado na
habilidade do profissional especialista para determinar quais são as grandezas físicas
relevantes para o modelo desejado, e o método das equações diferenciais que é baseado na
descrição matemática do protótipo (ou experimento em escala real) para o modelo.
Aplicando uma técnica matemática à equação ou equações diferenciais que descrevem o
comportamento do protótipo a partir de leis físicas e assim ressaltando as grandezas físicas
(quantidades) relevantes para o problema do projeto do modelo em escala reduzida, e assim
o problema pode ser tratado como um problema de otimização. Muitas técnicas de
otimização como Algoritmo Genético, por exemplo, tem sido desenvolvidas para
solucionar esta classe de problemas e tem também sido aplicadas ao projeto do modelo em
escala reduzida. Neste trabalho, é realizada a investigação do uso da técnica de otimização
por enxame de partículas, como ferramenta (alternativa) de otimização, no projeto termohidráulico
do núcleo de reator PWR em escala reduzida, em regime de circulação forçada e
condições normais de operação. Uma comparação de desempenho entre as técnicas GA e
PSO é realizada assim como uma comparação entre seus resultados. Os resultados obtidos
mostram que a técnica de otimização investigada é uma ferramenta promissora para o
projeto de experimentos ou equipamentos em escala reduzida, apresentando vantagens
sobre outras técnicas.The reduced scale models design have been employed by engineers from several
different industries fields such as offshore, spatial, oil extraction, nuclear industries and
others. Reduced scale models are used in experiments because they are economically
attractive than it’s own prototype (real scale) because in many cases they are cheaper than a
real scale one and most of time they are also easier to build providing a way to lead the real
scale design allowing indirect investigations and analysis to the real scale system
(prototype). A reduced scale model (or experiment) must be able to represent all physical
phenomena that occurs and further will do in the real scale one under operational
conditions, e.g., in this case the reduced scale model is called similar. There are some
different methods to design a reduced scale model and from those two are basic : the
empiric method based on the expert’s skill to determine which physical measures are
relevant to the desired model; and the differential equation method that is based on a
mathematical description of the prototype (real scale system) to model. Applying a
mathematical technique to the differential equation that describes the prototype then
highlighting the relevant physical measures so the reduced scale model design problem may
be treated as an optimization problem. Many optimization techniques as Genetic
Algorithm (GA), for example, have been developed to solve this class of problems and
have also been applied to the reduced scale model design problem as well. In this work,
Particle Swarm Optimization (PSO) technique is investigated as an alternative optimization
tool for such problem. In this investigation a computational approach, based on particle
swarm optimization technique (PSO), is used to perform a reduced scale two loop
Pressurized Water Reactor (PWR) core, considering 100% of nominal power operation on a
forced flow cooling circulation and non-accidental operating conditions. A performance
comparison between GA and PSO techniques is performed as it’s obtained results to this
problem. Obtained results shows that the proposed optimization technique (PSO) is a
promising tool for a reduced scale experiments or equipments design, presenting
advantages over other techniques
Uma formulação estabilizada de elementos finitos para solução das equações de Navier-Stokes em geometria axissimétrica
No full textO consumo energético mundial tem aumentado muito ao longo dos anos e incentivado
pesquisas em novas tecnologias. Paralelamente a este crescimento, a energia nuclear
tem se tornado uma alternativa para suprir a demanda energética em escala industrial.
Visando o melhor entendimento e facilidade da análise das usinas nucleares, técnicas
modernas de simulação computacional de problemas de mecânica de fluidos e de
transferência de calor vem ganhando cada vez maior importância. Um grande número
de problemas encontrados na engenharia de reatores nucleares pode ser tratado com a
hipótese de simetria axial. Por esta razão, neste trabalho foi desenvolvida e testada uma
formulação de elementos finitos para solução das equações de Navier-Stokes e de
energia em simetria axial. A formulação foi implementada no programa
NS_SOLVER_MPI_2D_A, originalmente desenvolvido no Laboratório de Computação
Paralela do Instituto de Engenharia Nuclear (LCP/IEN), encontrando-se disponível para
estudos de análise de segurança e de projeto de sistemas nucleares.The world energy consumption has been increasing strongly in recent years. Nuclear
energy has been regarded as a suitable option to supply this growing energy demand in
industrial scale. In view of the need of improving the understanding and capacity of
analysis of nuclear power plants, modern simulation techniques for flow and heat
transfer problems are gaining greater importance. A large number of problems found in
nuclear reactor engineering can be dealt assuming axial symmetry. Thus, in this work a
stabilized finite element formulation for the solution of the Navier-Stokes and energy
equations for axyssimmetric problems have been developed and tested. The formulation
has been implemented in the NS_SOLVER_MPI_2D_A program developed at the
Parallel Computation Laboratory of the Instituto de Engenharia Nuclear (LCP/IEN) and
is now available either for safety analysis or design of nuclear systems
Caracterização de materiais cerâmicos utilizando técnica ultra-sônica no domínio da frequência e redes neurais artificiais
Get PDFA caracterização de materiais cerâmicos é muito importante para garantir suas propriedades mecânicas. No caso do combustível nuclear (UO2) um valor adequado de porosidade garante sua eficiência térmica, integridade estrutural e até mesmo a segurança nas usinas. O Laboratório de Ultra-som do Instituto de Engenharia Nuclear (LABUS/IEN) desenvolveu uma técnica para medida de porosidade em materiais cerâmicos. Esta técnica utiliza sinais ultra-sônicos no domínio da freqüência e cria padrões de espectros relacionados a porosidade do material. Uma rede neural artificial treinada reconhece estes padrões e os associa aos respectivos valores de porosidade. Neste trabalho, foram utilizadas 20 pastilhas de Alumina com uma faixa de porosidade (0.70% to 4.25%) que cobre aquela utilizada no combustível nuclear. Neste caso, a rede utilizada permitiu reconhecer padrões de sinais das pastilhas e associá-los a porosidade com 100% de precisão. Isto possibilitou distinguir pastilhas com diferença de 0,01% de porosidade
Obtenção de micro e nanoparticulados de dióxido de titânio pelo processo sol-gel
No full textVários métodos de síntese química têm sido desenvolvidos e utilizados para a obtenção de pós cerâmicos. Entre eles, o processo Sol-Gel tem sido empregado com sucesso na preparação de diferentes tipos de materiais, incluindo o Dióxido de Tirânio. Particulas de TiO2 foram sintetizadas através da hidrólise do tetraetilortotitanato (TEOT) em etanol, na presença ou não de Hidroxipropil Celulose (HPC) e caracterizadas por difração de Raios-X e BET. A Difração de Raios-X dos pós obtidos revelou a presença de fase amorfa e da fase cristalina Anatásio. As análises por BET revelaram altas áreas superficiais, o que pode ser um indicativo de pequenos tamanhos de partículas. Os resultados evidenciam que o processo Sol-Gel mostra-se promissor para a produção de micro e nanoparticulados de Dióxido de Titânio e pode ser realizado nos laboratórios do IEN