Nuclear Engineering Institute

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    Desenvolvimento e aplicação de membranas poliméricas na remoção de amônia em águas residuais

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    The use of nanofiltration membranes (NF) in water treatment in chemical industries and also on the recovery of high valuable molecules, are of great interest because they make possible the separation of multivalent ions wich are solved in water, as well as organic componds of low molar weight (200 –1000 Da). The NF membranes are constituted of two layers, a micro-porous - base polymer and a dense and fine layer wich is responsible for the selectivity of the membrane . Usually, composite membranes are obtained in at least two stages: initially the preparation of the porous support and afterwards the deposition of the skin. However, in the present method, the membranes were prepared in the step, using consecutive spread of two polymeric solutions, using the technique of phase inversion by immersion/ precipitation. The support was created using a polymer base poliethersulfone or polysulfone and the skin was made from polysulfone previously sulfonated. The sulfonation reactions were driven under moderate conditions to minimize the degradation of the main polymeric chain using trimetylsilylchlrosulfone as .the sulfonation agent. The sulfonated products were characterized by titulometric analysis, viscosity, thermal analysis and nuclear magnetic resonance. Studies of the influence of some synthesis variables were developed for the synthesis of the composite membrane, such as the composition of the support solution, of the skin and of the precipitation bath. The membranes were characterized by their morfology, through a scanning electron microscope and by their transport properties, such as the hydraulic permeability, the permeation flow and the selectivity. The membrane selectivity was evaluated through tests of permeation of ammonium sulfate and chloride solutions both in the concentration of 100mgL-1. The final results showed that it is possible to prepare composite membranes by the consecutive spread of two polymerics solutions, with adherence between the two layers. Regarding the permeation tests, the developed membranes presented values of permeated flow of 2-29 L/m2h and hydraulic permeability of 0,56 – 8,00 L/m2h.atm within the range of commercial NF membranes. The ammonium ions rejection values of 77% can still be optimized by changing the preparation conditions of the composite membranes.As membranas de nanofiltração (NF) tem despertado atualmente grande interesse para fins de aplicação em tratamento de águas, indústria química fina e também na recuperação de moléculas com alto valor agregado, porque possibilitam a separação de íons multivalentes que estejam dissolvidos na água, bem como compostos orgânicos com massa molar relativamente baixa, na faixa de 200 a 1000 Da. As membranas de NF são constituídas de duas camadas, um suporte polimérico microporoso e uma camada densa e fina que é responsável pela seletividade da membrana. Normalmente, membranas compostas são obtidas em pelo menos duas etapas: preparação do suporte poroso com posterior deposição da pele. Porém, no presente trabalho, as membranas foram preparadas em uma etapa utilizando espalhamento consecutivo de duas soluções poliméricas, utilizando a técnica de inversão de fase por imersão/precipitação. Para formação do suporte foi utilizado como polímero base PES ou PSU e para a formação da "pele" foi utilizada polisulfona previamente sulfonada. As reações de sulfonação foram conduzidas em condições moderadas para minimizar a degradação da cadeia polimérica principal, utilizando como agente sulfonante o (CH3)3SiSO3CI. Os produtos sulfonados foram caracterizados por análise titulométrica, viscosidade, análise térmica, e ressonância magnética nuclear. Para a síntese das membranas compostas foram desenvolvidos estudos da influência de algumas variáveis de síntese, tais como composição da solução do suporte, da pele e do banho de precipitação. As membranas foram caracterizadas quanto a sua morfologia, através de microscopia eletrônica de varredura e quanto as suas propriedades de transporte, tais como permeabilidade hidráulica, fluxo permeado e seletividade. A seletividade das membranas foi avaliada através de testes de permeação de soluções de sulfato e cloreto de amônio ambas na concentração de 100 mgL-1. Os resultados obtidos mostraram que é possível a preparação de membranas compostas pelo espalhamento consecutivo de duas soluções poliméricas, com aderência entre as duas camadas. Com relação aos testes de permeação, as membranas desenvolvidas apresentaram valores de fluxo permeado (2 - 29 L/m2.h) e permeabilidade hidráulica (0,56 – 8,00 L/m2.h.atm) dentro da faixa das membranas comerciais de NF. Os valores de rejeição aos íons amônio (77%) ainda podem ser otimizados pela variação das condições de preparação das membranas composta

    Otimização aplicada ao planejamento de políticas de testes em sistemas nucleares por enxame de partículas

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    Este trabalho apresenta uma nova abordagem para resolução de problemas de maximização da disponibilidade em sistemas eletro-mecânicos, submetidos a políticas de testes periódicos para supervisão e inspeção. A nova abordagem utiliza ferramenta de otimização recém desenvolvida, Particle Swarm Optimization (PSO) criada por Kennedy e Eberhart (2001), integrada a modelos probabilísticos. São resolvidos dois problemas envolvendo otimização de políticas de manutenção, o primeiro utiliza um sistema eletromecânico clássico hipotético, e o segundo utiliza o sistema de geradores a diesel de emergência da planta nuclear de Angra 1. Para ambos os casos, o PSO é comparado com o algoritmo genético (AG). Nos experimentos realizados, o PSO foi capaz de obter resultados comparáveis aos do AG, ou até, ligeiramente superiores. Entretanto, o algoritmo do PSO é mais simples e a convergência mais rápida, apontando para uma boa alternativa para solução desta classe de problemas.This work shows a new approach to solve availability maximization problems in electromechanical systems, under periodic preventive schedules tests. This approach uses a new optimization tool called PSO developed by Kennedy and Eberhart (2001), Particle Swarm Optimization, integrated with probabilistic safety analisys model. Two maintenance optimization problems are solved by the proposed technique, the first one is a hypothetical electromechanical configuration and the second one is a real clase from a nuclear power plant (Emergency Diesel Generators). For both problem PSO is compared to a genetic algorithm (GA). In the experiments made, PSO was able to obtain results comparable or even slightly better than those obtained GA. Therefore, the PSO algorithm is simpler and it´s convergence is faster, indicating that PSO is a good alternative for solving such kind of problem

    Metodologia para Implementação de um Programa de Manutenibilidade no Ciclo de Vida de um Sistema Nuclear.

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    Maintainability is a set of qualitative and quantitative characteristics, referring to the project and installation of a system, that allow the fulfillment of the operational objectives with minimum expenditures, including workmanship, qualified staff, test equipment, information techniques and easiness, under operational conditions in which programmed and not programmed maintenance will be carried through. The easiness to carry through the maintenance characterizes the incorporation of the maintainability in the system lifecycle. In this way, the time necessary to correct the variations in the system performance, such as imperfections or degradation of its specification, is a measure of as the maintainability was incorporated in this system. The objective of this work is to present a methodology for implementation of a maintainability program in the life cycle of a nuclear system. The methodological framework is formed by three steps. In the first step to define the principal phases of the life cycle, in the second step to identify the activities related with the maintainability program and in the third step to allocate these activities in the each phase of the life cycle of a system used in a nuclear installation.Manutenibilidade é o conjunto das características qualitativas e quantitativas combinadas, referentes ao projeto e instalação de um sistema, que permitem o cumprimento dos objetivos operacionais com mínimas despesas, incluindo mão de obra, pessoal qualificado, equipamentos de teste, informações técnicas e facilidades, sob condições operacionais nas quais serão realizadas manutenções programadas e não programadas. A facilidade de realizar a manutenção caracteriza a incorporação dos requisitos de manutenibilidade no ciclo de vida de um sistema. Dessa maneira, o tempo de manutenção necessário para corrigir os desvios de desempenho de um sistema, tais como falhas ou degradação de sua especificação, é uma medida de como a manutenibilidade foi incorporada nesse sistema. O objetivo desse trabalho é o de apresentar uma metodologia para implementação de um programa de manutenibilidade no ciclo de vida de um sistema nuclear. A estrutura metodológica é composta de três etapas. Na primeira etapa são definidas as principais fases do ciclo de vida do projeto de um sistema nuclear, na segunda etapa são identificadas as atividades relacionadas com o programa de manutenibilidade e na terceira etapa são alocadas as principais atividades em cada fase do ciclo de vida

    Particle trajectory tracing in eletromagnetic fields

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    O objetivo principal deste trabalho é o estudo da óptica de feixes do Cíclotron CB-28 do IEN, como subsídio para possíveis modificações, visando a otimizar sua operação. Para atingir este objetivo, é necessário calcular trajetória de partículas em campos eletromagnéticos. Este relatório Técnico descreve o desenvolvimento do código MEF-Traj no IEN, como novo modulo do código MEF, desenvolvido anteriormente. São apresentados resultados para cálculo de trajetória de partículas em campos eletrostático e magnetostático

    ONTOLOGIAS DE DOMÍNIO: ESTUDO DAS RELAÇÕES CONCEITUAIS E SUA APLICAÇÃO

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    Lack of theoretical bases and sound methodologies are problems that arise when building Ontologies. These constitute hindrance to the creation of inference rules for machine understanding. The study proposes systematization of relations found in the literature from Information Science, Terminology, Computer Science and Bioinformatics. Fundamental Categories in Information Science provide a domain representation model, but not the relation among them. In Computer Science relations are revealed, but not the context in which they occur. The systematization proposed aims at linking couple of categories (categorical relations) with relations properly (formal relations). A sample of definitions from Gene Ontology was analyzed to identify relations already mentioned in the literature and/or new ones. Despite the models for definition in Gene Ontology not always relations could be easily identified. It is concluded that different relations may arise in different domains and that systematic definitions are fundamental for the establishment of formal relations.No âmbito da elaboração de Ontologias, uma problemática que tem se colocado é a ausência de um padrão teórico-metodológico para sua elaboração, o que implica na criação a criação de regras de inferências consistentes que possam ser interpretáveis pela máquina. Propõe-se então uma sistematização das relações apresentadas nas literaturas da Ciência da Informação, da Terminologia, da Ciência da Computação e da Bioinformática. Na Ciência da Informação, as Categorias Fundamentais proporcionam um modelo de representação de um domínio, mas não explicitam a relação entre elas. A Ciência da Computação explicita as relações, mas não fornece um contexto. A sistematização realizada busca unir as duplas de categorias (relações categoriais) com as relações potenciais entre elas (relações formais). A partir da seleção de um corpus da Gene Ontology, foi feita uma análise das definições, a fim de identificar as relações já mencionadas na literatura ou descobrir a existência de novas relações. Apesar da Gene Ontology apresentar padrões para as definições, nem sempre foi possível identificar facilmente as relações. Conclui-se que relações diferentes podem surgir em diferentes domínios e que definições sistematizadas são indispensáveis para o estabelecimento seguro de relações formais

    Measurement of film thickness and void fraction in stratified horizontal gas-liquid flow using an advanced ultrasonic technique

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    the main objective of this work is to present the development and assembling of a new ultrasonic system for the dynamica measurements of liquid film thickness, voi fraction and liquid speed of air water two phase flow in a horizontal circular pipe test section by using an advanced time averaging ultrasonic technique. Together we present the experimental results of the system tests and its performance on different static and dynamica conditions of stratified air-water flow. In a stratified air-water flow through the horizontal circular pipe, on part of ultrasound pulse discharged from an emitter-receiver transducer, placed at bottom of tube, will be transmitted through the water and then reflected back to the same transducer from air-water or tube wall-water interfaces. These signals can be acquired by an oscilloscope over a period of time, stored on a computer and the plotted as the waveforms. The transit time of a pulse is calculated and converted to the distance between the interfaces, as the sound velocity in water is known at a given temperature. In this way it is possible to determine both water film thickness and void fraction. Other parameters could be deduced too as the wall thickness and the inner diameter of pipe. To determine the liquid speed a pair of ultrasonic transducers were placed respectively upstream and downstream outside tube wall on the same side. The difference in the transit time between the pair of the transducers can be measured and is used to calculate the water speed in the tube

    Estados limites de componentes de reatores nucleares

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    The use of design by analysis concept for structural design or safety assessment of nuclear power plant components is important and desirable. To achieve this, finite elements and optimization methods have to be joined in an efficient, precise and robust computational tool, capable to deal with problems in an industrial level. The aim of this work is to evaluate a shakedown analysis software performance in a limit load analysis of a pressure vessel with torispherical heads. The limit pressure obtained is compared with other researches and in addition, the collapse mechanism is presented

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