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Predição da espessura de incrustação em tubulações usadas no transporte de petróleo utilizando radiação gama e rede neural artificial
Get PDFThis work presents a methodology for predicting concentric and eccentric scales in pipelines
used in the offshore oil industry. The approximation is based on the principles of gamma
densitometry and artificial neural networks. A preliminary study model was developed to define
the compositions of the duct and scale. In order to do so, the influence of pipeline transmission
with four different types of steel used in oil platforms was evaluated, as well as the influence
of the main inorganic deposit formations. The divergence of the radioactive source was also
considered in this evaluation, with collimation openings of 2 mm to 7 mm, with steps of 2.5
mm. After defining the composition of the duct and scale, a measurement geometry was defined
by means of the MCNP-X code to calculate the scale thickness by means of analytical
equations, independent of the fluids present in the duct (salt water, gas and oil). The
representative geometry uses a duct composed of iron, with inorganic scale formed by barium
sulfate (BaSO4). Concentric scale models were simulated and the data obtained were used for
training and validation of an artificial neural network, as well as eccentric scale models. The
simulated detection system consisted of a narrow-beam geometry with a 2 mm collimation
aperture, comprising a gamma ray source (137Cs) and 2x2 "NaI (Tl) sensors suitably positioned
around the duct-scale-fluid system for calculation of the scale thickness considering the
transmitted beam and the scattered beam. Compton scattering was considered in cases of
eccentric scale to aid in the determination and location of maximum scale thicknesses. The
theoretical models were developed using the mathematical code MCNP-X and used for training,
testing and validation of artificial neural networks. The proposed methodology was able to
predict the concentric and eccentric scale thicknesses with satisfactory results for these two
types of inorganic formations.Este trabalho apresenta uma metodologia para predição de incrustação concêntricas e
excêntricas em tubulações utilizadas na indústria de petróleo off-shore. A aproximação é
baseada nos princípios de densitometria gama e redes neurais artificiais. Foi desenvolvido um
modelo de estudo preliminar visando definir as composições do duto e incrustações. Para isso,
foi avaliada a influência na transmissão gama de dutos com quatro tipos diferentes de aços
utilizados em plataformas de petróleo, bem como a influência das principais formações
inorgânicas de depósitos. A divergência da fonte radioativa também foi considerada nessa
avaliação, com aberturas de colimação de 2 mm a 7 mm, com passos de 2,5 mm. Após a
definição da composição do duto e incrustação, foi definida uma geometria de medição por
meio do código MCNP-X para calcular a espessura da incrustação por meio de equações
analíticas independentemente dos fluidos presentes no duto (água salgada, gás e óleo). A
geometria representativa utiliza um duto composto por Ferro, com incrustação inorgânica
formada por sulfato de bário (BaSO4). Modelos de incrustações concêntricas foram simulados
e os dados obtidos foram utilizados para treinamento e validação de uma rede neural artificial,
bem como modelos de incrustações excêntricas. O sistema de detecção simulado consistiu em
uma geometria com feixe estreito com 2 mm de abertura de colimação, compreendendo uma
fonte de raios gama (137Cs) e detectores NaI(Tl) 2x2” posicionados adequadamente ao redor do
sistema duto-incrustação-fluido para o cálculo da espessura de incrustação considerando o feixe
transmitido e o espalhado. O espalhamento Compton foi considerado nos casos de incrustações
com formação excêntrica para auxílio na determinação e localização das espessuras máximas
de incrustação. Os modelos teóricos foram desenvolvidos usando o código matemático MCNPX
e utilizados para o treinamento, teste e validação das redes neurais artificiais. A metodologia
proposta foi capaz de predizer as espessuras de incrustações concêntricas e excêntricas com
resultados satisfatórios para esses dois tipos de formações inorgânicas
Risco de desenvolvimento de câncer sólido e sua relação com as classes de estabilidade atmosférica de pasquill-gifford em cenários RDD
Get PDFThe release of radioactive material into the environment can lead to serious consequences that include the risk of cancer induction in the affected population. This work intends to study the influence of the Pasquill-Gilfford atmospheric stability classes on the consequences of a simulated RDD event with respect to the risk of developing solid cancer in the exposed population. The HotSpot health Physics Code software was used for the simulation of the radiological scenario that allows to estimate the doses received by exposed individuals and the environmental contamination at the event site. The HotSpot code uses the Gaussian model to simulate the dispersion of radiological material in the atmosphere. Conservatively, it generates data to evaluate the contamination of an area of interest. These data allow to know the Total Effective Equivalent Dose (TEDE), which corresponds to the combined dose of all exposure routes (external and internal). The estimated dose was used as input data for the biostatistical model developed by the Research Foundation on Radiation Effects (RERF) to estimate the risk of the related morbidity development. The model equation estimate the risk of developing solid cancer. The data from HotSpot enabled the calculation of the affected areas, doses in each area, as well as relative risk (RR) of solid cancer estimation for the affected population, taking into account age and sex and its possible relation with the classes of atmospheric stability. These estimates can be a good resource for a first evaluation of such a scenario, accounting for the recommended dose limits for shelter and evacuation and, consequently, a valuable decision support for the ongoing radiological event.A liberação de material radioativo para o meio ambiente pode levar a sérias consequências que incluem o risco de indução de câncer na população afetada. Este trabalho pretende estudar a influência das classes de estabilidade atmosféricas de Pasquill-Gilfford sobre as consequências de um evento RDD simulado com relação ao risco de desenvolvimento de câncer sólido na população exposta. Utiliza-se o software HotSpot health Physics Code para a simulação do cenário radiológico que permite estimar as doses recebidas pelos indivíduos expostos e a contaminação ambiental no local do evento. O código do HotSpot utiliza o modelo gaussiano para simular a dispersão do material radiológico na atmosfera. De forma conservativa, gera dados para avaliar a contaminação de uma área de interesse. Esses dados permitem conhecer a Dose Equivalente Efetiva Total (TEDE), que corresponde à dose combinada de todas as vias de exposição (externa e interna). A dose estimada foi utilizada como dados de entrada para o modelo bioestatístico desenvolvido pela Radiation Effects Research Foundation (RERF) para estimar o risco de desenvolvimento de morbidade relacionável ao evento. A equação do modelo estimam o risco de desenvolver câncer sólido. Os dados do HotSpot permitiram efetuar o cálculo das áreas afetadas, doses em cada área, bem como estimativa de risco relativo (RR) de câncer sólido para a população afetada, levando em consideração idade e sexo e sua possível relação com as classes de estabilidade atmosférica. Essas estimativas podem ser um bom recurso para uma primeira avaliação de tal cenário, levando em consideração os limites de dose recomendados para abrigo e evacuação e, consequentemente, um suporte de decisão valioso para o evento radiológico em andamento
Aplicativo móvel baseado em redes neurais artificiais para previsão de doses em casos de emergências nucleares com liberação de material radioativo
Get PDFThis work presents the approach of a mobile dose prediction system for NPP
emergencies with nuclear material release. The objective is to provide extra support
to field teams decisions when plant information systems are not available. However,
predicting doses due to atmospheric dispersion of radionuclide generally requires
execution of complex and computationally intensive physical models. In order to
allow such predictions to be made by using limited computational resources such as
mobile phones, it is proposed the use of artificial neural networks (ANN) previously
trained (offline) with data generated by precise simulations using the NPP
atmospheric dispersion system. Typical situations for each postulated accident and
respective source terms, as well as a wide range of meteorological conditions have
been considered. As a first step, several ANN architectures have been investigated in
order to evaluate their ability for dose prediction in hypothetical scenarios in the
vicinity of CNAAA Brazilian NPP, in Angra dos Reis, Brazil. As a result, good
generalization and a correlation coefficient of 0.99 was achieved for a validation data
set (untrained patterns). Then, selected ANNs have been coded in Java
programming language to run as an Android application aimed to plot the spatial
dose distribution into a map. In this work, the general architecture of the proposed
system is described; numerical results and comparisons between investigated ANN
architectures are discussed; performance and limitations of running the Application
into a commercial mobile phone are evaluated and possible improvements and future
works are pointed.Este trabalho apresenta um aplicativo móvel de previsão de doses para casos de
emergências em Centrais Nucleares com liberação de material nuclear. O objetivo
consiste em prover um suporte extra para a tomada de decisões de equipes de
campo quando a os sistemas de informações da planta estiverem indisponíveis.
Contudo, a previsão de doses devido a dispersão de radionuclídeos na atmosfera
requer a execução de modelos físicos altamente complexos e computacionalmente
intensos. Para que essas previsões sejam possíveis de serem feitas usando
recursos computacionais limitados como, por exemplo, telefone celular é proposto
neste trabalho o uso de Redes Neurais Artificiais (RNA) previamente treinadas
(modo off-line) com dados obtidos por simulações precisas utilizando-se do Sistema
de Dispersão Atmosférica. Para isso, foram consideradas situações típicas para
cada acidente postulado, bem como uma ampla gama de condições meteorológicas.
Como passo inicial, foram investigadas diversas arquiteturas de RNA para avaliar a
capacidade de previsão de dose em cenários hipotéticos nas vizinhanças da Central
Nuclear Brasileira da CNAAA, em Angra dos Reis, Rio de Janeiro. Como resultado,
obteve-se um ótima generalização e um coeficiente de correlação de 0,99 para um
conjunto de dados de avaliação (padrões não usados em treinamento). Diante disso,
as RNAs selecionadas foram codificadas na Linguagem de Programação Java para
serem executadas em um aplicativo da plataforma Android destinado a traçar a
distribuição da dose espacial no mapa da região em questão. Neste trabalho,
descreve-se a arquitetura geral do sistema proposto, resultados numéricos e
comparações entre as arquiteturas investidas de RNA são discutidas. Além disso, o
desempenho e limitações da execução numa plataforma de celular móvel são
avaliados e possíveis melhorias e trabalhos futuros são apontados
Unificação de parâmetros de proteção radiológica para programas de treinamento de profissionais de radiofarmácia hospitalar
No full textThe nuclear pharmacy or radiopharmacy from a nuclear medicine service is the sector responsible, among other activities, for preparation and dispensing of radiopharmaceuticals. For the practice of occupationally exposed individuals in this environment occurs under safe conditions, basic requirements for radiation protection must be followed and actions must be guaranteed for the qualification and training of these professionals aiming at improving and understanding aspects of radioprotection in their respective functions. Radioprotection requirements are established by CNEN norms, ANVISA regulations and international recommendations of relevant organizations related to radiation protection. The routine situations of professionals also aggregate information regarding the care to be taken in dealing with radionuclides. Therefore, there is a plenty of information on aspects that should be taken into account in training. In view of this, the work aims to unify the requirements of safety and radiological protection, referring to the infrastructure and activities of the radiopharmacy of a nuclear medicine service, as a subsidy for the training of occupationally exposed individuals in these environments. For this, the analysis of recommendations, norms and regulations, specific for radiopharmacy was realized, and on-site monitoring of radiopharmaceuticals was performed. It is believed that the parameters obtained in the unification may serve as a training platform for radiopharmacy professionals of nuclear medicine services.A Farmácia nuclear ou radiofarmácia de um serviço de medicina nuclear é o setor responsável, entre outras atividades, pelo preparo e dispensação dos radiofármacos. Para que a prática dos indivíduos ocupacionalmente expostos neste ambiente aconteça em condições seguras, devem ser seguidos requisitos básicos de proteção radiológica e devem ser garantidas ações para a qualificação e treinamento destes profissionais, visando o aprimoramento e compreensão dos aspectos de radioproteção em suas respectivas funções. Requisitos de radioproteção são dispostos pelas normas da CNEN, pelas regulamentações da ANVISA e por recomendações internacionais de organizações relevantes ligadas à proteção radiológica. A experiência e situações específicas da rotina dos profissionais também agregam informações a respeito dos cuidados a serem tomados na manipulação de radionuclídeos. Logo, há uma profusão de informação em diferentes fontes sobre os aspectos que devem ser levados em consideração em treinamentos. Diante disto, este trabalho objetiva unificar os requisitos de segurança e proteção radiológica, referentes à infraestrutura e atividades da radiofarmácia de um serviço de medicina nuclear, com vistas a subsidiar treinamentos de indivíduos ocupacionalmente expostos nesses ambientes. Para isto, foi realizada a análise de recomendações, normas e regulamentações específicas para radiofarmácia, e foi realizado o acompanhamento in loco dos procedimentos. Acredita-se que os parâmetros obtidos na unificação poderão servir de plataforma para treinamento dos profissionais da radiofarmácia de serviços de medicina nuclear
Realidade virtual aplicada à proteção física de instalações nucleares
No full textAlthough Brazil is not a typical target of terrorist action, this danger should not be ignored or underestimated. In the new world order, those who feel threatened or harmed sometimes abandon diplomatic ways and resort to unconventional methods of response, which can result in acts of terrorism. With the increasing number of such attacks in recent years, the importance of the custody and control of materials that can be used in acts of terrorism have taken a larger dimension in the attention of governments and institutions to the proper safeguard of these materials. Due to its great potential to cause human, financial and moral damages, nuclear and radioactive materials are the focus of safeguard programs and strategies, with dimensions ranging from individual institutions to the framework of international organizations. The objective of this work is to investigate the integration of Virtual Reality techniques in the planning of security strategies for nuclear installations and the training of the team that will execute them, in order to avoid criminal acts involving radioactive materials.
The results of this work indicate that virtual models of nuclear installations can assist in the elaboration and revision of the security strategies and in the training of the coordinated actions of the physical protection teams in emergencies.Embora o Brasil não seja o típico alvo de ações terroristas, esse perigo não deve ser ignorado ou subestimado. Na nova ordem mundial, aqueles que se sentem ameaçados ou prejudicados algumas vezes abandonam as vias diplomáticas e recorrem a métodos não convencionais de resposta, que, por sua vez, podem resultar em atos de terrorismo. Com o aumento no número desse tipo de atentado em anos recentes, a importância da guarda e controle de materiais que possam ser usados em atos de terrorismo tomou uma dimensão mais relevante na atenção de governos, instituições e órgãos competentes pela salvaguarda de tais materiais. Por seu amplo potencial de causar prejuízos humanos, financeiros e morais, materiais nucleares e radioativos são o foco de programas e estratégias de salvaguardas com dimensões que vão desde as instituições individuais até o âmbito de organizações internacionais. O objetivo deste trabalho é investigar a integração das técnicas de Realidade Virtual ao planejamento das estratégias de proteção física a instalações nucleares e do treinamento da equipe que irá executá-las, de forma a evitar atos criminosos envolvendo materiais radioativos. Os resultados deste trabalho indicam que modelos virtuais de instalações nucleares podem auxiliar na elaboração e revisão das estratégias de proteção física e no treinamento das ações coordenadas das equipes de proteção física em emergências
Modelagem e simulação da separação por extração por solvente de elementos das terras raras
No full textO estímulo encontrado para a realização deste trabalho encontra-se na busca de tecnologias mais avançadas para a separação e purificação dos elementos das terras raras. Foi elaborado um modelo termodinâmico envolvendo reações químicas e equilíbrio de fases para que mais tarde este possa ser utilizado em um simulador de bateria de misturadores decantadores para a separação destes elementos. Este modelo utiliza uma expressão de coeficiente de atividade obtida através de um modelo de energia livre de Gibbs, ou seja, o modelo UNIQUAC. Este modelo permite um tratamento íon-específico para seus parâmetros de interação binária. Este fato é muito interessante, pois podemos representar um sistema com um número grande de espécies (acima de 12) a partir de parâmetros obtidos de sistemas mais simples, contendo subconjuntos destas espécies. São apresentados os primeiros resultados da aplicação deste modelo e desta sistemática de obtenção de parâmetros, para alguns destes subconjuntos. Os resultados são satisfatórios e indicam uma boa possibilidade da aplicação do modelo como concebido
Risco de incidência de câncer de pulmão por exposição radiológica em cenários RDD
Get PDFThe complex scenario involving the release of radioactive material into the environment can lead to exposure of the population and serious compromising with its developments. In this context, a methodology that is able to offer useful information, with the minimum of provided information of the scenario, for immediate and future risk assessment of relevance. In addition, an optimization of on-time radioprotection, in addition to a need to reduce doses, and minimize costs of destruction in operation. For this work, a simulation of a radiological dispersion device (RDD) involving Americium-241, coupling the results of the HotSpot software to the epidemiological equations of BEIR V (Biological Effects of Ionizing Radiation V), generating a risk assessment of lung cancer incidence. Then the impact on the cost of detriment was calculated and suggested protective measures which will support the decision-making process of emergency management in order to optimize protection, cost and time.O complexo cenário envolvendo liberação de material radioativo para o meio ambiente pode levar à exposição da população e a sérios comprometimentos com seus desdobramentos. Neste contexto, uma metodologia que seja capaz de oferecer informações básicas úteis, com o mínimo de informação proveniente do cenário, para avaliação de risco imediato e futuro é de relevância. Além disso, a otimização de radioproteção na emergência também se faz necessária a fim de reduzir doses nos indivíduos e minimizar custos de detrimento na operação. Para este trabalho foi considerada a simulação de um dispositivo de dispersão radiológica (RDD) envolvendo Amerício-241, acoplando os resultados do software HotSpot às equações epidemiológicas do BEIR V (Biological Effects of Ionizing Radiation V), gerando uma avaliação de risco de incidência de câncer de pulmão. Em seguida, foi calculado o impacto no custo de detrimento e sugerido medidas de proteção os quais servirão de apoio ao processo decisório de gerenciamento do quadro de emergência a fim de otimizar proteção, custo e tempo
Actran: a code for depletion calculations in PWR cores aiming the production of minor actinide for using in ads
Get PDFDespite of the renewed willing to accept nuclear power as a mean of mitigate the climate changing, to deal with
the long lived waste still cause some concerning in relation to maintain in safety condition, during so many
years. A technological solution to overcome this leg of time is to use a facility that burn these waste, besides to
generate electricity. This is the idea built in the accelerator driven systems (ADS). This technology is being
though to use some minor actinides (MAs) as fuel. This work presents a program to assess actinide
concentrations, aiming a fertile-free fuel to be used in the future ADS technology. For that, use was made of a
numerical code to solve the steady-state multigroup diffusion equation 3D to calculate the neutron fluxes,
coupled it with a new code to solve, also numerically, depletion equations, named ACTRAN code. This paper
shows the simulation of a PWR core during the residence time of the nuclear fuel, for three years, and after, for
almost four hundred years, to assess the MAs production. The results show some insight in the best management to get a minimum amount of some MAs to use in the future generations of ADS
Estudo de informações para subsidiar o desenvolvimento de programas para orientação de pacientes quanto aos procedimentos de radioproteção na terapia com o I-131
No full textNo Brasil e na grande maioria dos países, a administração do material radioativo iodo-131 no tratamento do câncer de tireóide, diante à legislação da Comissão Nacional de Energia Nuclear - CNEN deve ser realizada através de internação obrigatória no Quarto Terapêutico (QT), devido as elevadas atividades envolvidas, doses acima de 50mCi. A segurança e a proteção radiológica dos pacientes durante o tratamento dependem do cumprimento de um conjunto de diretrizes pré-estabelecidas, que devem ser executadas antes, durante e após a internação. Este trabalho tem como objetivo realizar a pesquisa, a análise e a unificação do conjunto de tais regras, bem como definir um panorama geral sobre os aspectos de radioproteção de projeto do QT. Prospectar informações, para fornecer subsídio ao desenvolvimento de diversos tipos de ferramentas, a fim de oferecer a estes pacientes o conhecimento prévio dos procedimentos a serem realizados, e também dos cenários que vivenciarão durante o confinamento, como forma de treinamento de radioproteção. A metodologia aplicada foi o estudo da literatura especializada e a pesquisa em campo, que foi executada em Serviços de Medicina Nuclear (SMNs) de excelência no Estado do Rio de Janeiro. Os resultados da pesquisa consistiram na consolidação de forma estruturada, além das normas e recomendações existentes, de um expressivo volume de orientações e cuidados advindos da experiência dos anos de prática das internações no quatro terapêutico dos SMN de referência visitados, constituindo significativo conjunto de diretrizes e parâmetros , cujo sucesso na compreensão e execução pelos pacientes está diretamente relacionado à eficiência dos aspectos de radioproteção associados aos tratamento do câncer de tireoide com o I-131, bem como na eficiência do próprio tratamento
Instruções e formatação para elaboração, emissão, controle e divulgação do relatório técnico IEN
No full textO Relatório Técnico IEN é o documento básico a ser utilizado para auxiliar na gestão de todo o conhecimento desenvolvido no Instituto. O número de relatórios IEN emitidos no ano constitui um dos indicadores da perspectiva “Conhecimento” do painel de bordo 2001 do IEN. A elaboração deste relatório deverá tornar-se prática habitual do IEN. Sua emissão deverá ocorrer sempre que um determinado “conhecimento” tiver sido atingido em qualquer uma das Divisões do Instituto, inclusive “conhecimentos” que se consolidem uma situação parcial de uma pesquisa, desenvolvimento ou outro tipo de trabalho sendo executado. Este relatório contém as instruções básicas e a formatação necessárias para elaboração, emissão, controle e divulgação, bem como os procedimentos da Biblioteca a respeito do recebimento, cadastro, arquivo, numeração, reprodução e divulgação dos Relatórios Técnicos IEN