Bariloche Atomic Centre
Repositorio Institucional del Centro Atomico Bariloche y el Instituto BalseiroNot a member yet
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Hide out en los generadores de vapor de la central nuclear Atucha I : modelado y análisis de resultados para el seguimiento de la integridad de la instalación
Get PDFEl presente trabajo se centra en el estudio de la determinación de la detectabilidad de infugas en el circuito secundario de la Central Nuclear Atucha I, siendo el Na el parámetro principal para su detección. Debido a los valores observados en la concentración de sodio y su relación con los aniones, se especula sobre la relación con la presencia de aniones fosfatos remanentes del control químico previo. El objetivo de este trabajo es determinar el origen del sodio a partir del estudio de la experiencia del Hideout Return.
En los primeros capítulos se describen los aspectos principales del circuito secundario y su control químico, incluyendo los valores límites de los parámetros de operación y diagnóstico con el fin de introducir la problemática a analizar. También se introducen los equipos que se emplean para la medición online, sus características y sus límites de detección.
Adicionalmente, se pretende estudiar y caracterizar los crevices de los generadores de vapor con el objetivo de modelar la liberación de especies del Hideout. Se aborda el tema con datos reales medidos de la Central Nuclear Atucha I. Finalmente se calculan los índices que caracterizan la química en el interior de los crevices
Efectos no lineales de orden superior en guías de onda con perfiles de no linealidad dependientes de la frecuencia
Get PDFEn las ultimas décadas el campo de la óptica no lineal suscitó un marcado interés, tanto en la comunidad científica como en la industria, debido a las ventajas que presentan los dispositivos fotónicos frente a los electrónicos en términos de su enorme ancho de banda y de su potencial bajo consumo. Además de ser compatibles con la fabricación de semiconductores, la respuesta no lineal de estos dispositivos permite la generación de procesos ópticos de enorme relevancia tecnológica como la generación de supercontinuo, la generación de peines de frecuencia (Premio Nobel de Física 2005) o la generación de fotones únicos. Por estos motivos, cobra una gran relevancia el estudio de los medios y guías de onda no lineales y la propuesta de modelos para su análisis.
En este sentido, la ecuación no lineal de Schrodinger (NLSE, por su sigla en inglés) ha sido utilizada durante décadas para el análisis de los mismos y está respaldada por una fuerte validación experimental, como así también la variante generalizada de la NLSE,
la GNLSE, que se utiliza para modelar contribuciones no lineales de orden superior.
Estos revisten especial interés en los procesos que impliquen la generación de espectros anchos, en los cuales la respuesta no lineal del medio depende de la frecuencia. No obstante, tanto la NLSE como la GNLSE resultan inadecuadas para representar estos
procesos, ya que no garantizan la correcta descripción de magnitudes físicas elementales del campo electromagnético como la energía y número de fotones.
En esta tesis se estudian dos efectos ópticos no lineales de orden superior, el selfsteepening y el scattering de Raman, en el contexto de dos ecuaciones que conservan el número de fotones en presencia de una respuesta no lineal con una dependencia arbitraria de esta con la frecuencia: la pcNLSE y la pcGNLSE, las cuales fueron derivadas en el ámbito de nuestro grupo de investigación. En el Capítulo 1 se introducen los conceptos básicos de la óptica no lineal y se explica la importancia de considerar la dependencia con la frecuencia del coeficiente de no linealidad de las guías de onda al modelar procesos de generación de espectros anchos. Luego, se detallan las limitaciones de la NLSE/GNLSE y se introducen las ecuaciones pcNLSE/pcGNLSE. En el Capítulo 2 se analiza la inestabilidad modulacional, un efecto que surge al aplicar campos electromagnéticos de intensidad constante (CW) a medios no lineales y dispersivos, y se estudia el impacto del parámetro de self-steepening, s, y de la contribución fraccional de Raman, fR.
Posteriormente, en el Capítulo 3, se analiza el rol de ambos parámetros en la propagación de solitones con la pcNLSE/pcGNLSE. Luego, en el Capítulo 4, se proponen dos esquemas para la medición de s y fR, uno CW y otro pulsado; además, se propone un
esquema para estimar el parámetro de self-steepening de segundo orden. En el Capítulo 5 se estudia la generación de supercontinuo en materiales de relevancia en óptica integrada, como lo son los nanowires recubiertos con medios bidimensionales, particularmente con grafeno u oxido de grafeno; también se analiza el rol del self-steepening en el proceso de generación de supercontinuo, encontrando que existe un valor optimo de s que maximiza el ancho de banda producido. Finalmente, en el Capítulo 6 se presentan las conclusiones y perspectivas
Estudio de integridad estructural de boquillas con defectos tipo fisuras en el reactor CAREM-25
Get PDFEn la industria nuclear es de gran importancia la evaluación de defectos que puedan estar presente en las distintas soldaduras que se efectúan en los componentes sometidos a presión interna. Esta evaluación se realiza mediante técnicas de ensayos no destructivos con la finalidad de determinar la integridad estructural empleando distintos criterios de aceptación de defectos. En el caso del reactor CAREM-25, las diferencias existentes en los materiales y estados de carga frente a los casos considerados en los reactores tradicionales, hacen que los criterios desarrollados no puedan ser aplicados de forma directa.
El objetivo de este trabajo es efectuar el análisis de geometrías aceptables de defectos tipo fisura circunferenciales en la soldadura del plenum del reactor CAREM-25. Para llevar el mismo a cabo, se utiliza la metodología FAD (Diagrama de Evaluación de Fallas), que se vale de parámetros empleados en análisis de fractura lineal elástica para considerar tanto este caso de falla como colapso plástico y fractura elastoplástica. Se calculan los parámetros utilizados en el diagrama a partir de las soluciones provistas por la practica recomendada API-579/ASME-FFS-1 para un cilindro infinito, considerando las tensiones generadas durante los distintos estados de carga planteados a lo largo de la vida del reactor. Estos valores son extraídos a partir de las simulaciones por elementos finitos provistas por el departamento de Mecánica del CAREM que se encuentran disponibles. Tras la identificación del estado de carga y las geometrías fisuras mas severas, se procede a realizar la simulación por elementos finitos de distintas fisuras para validar los resultados analíticos obtenidos y la aplicabilidad de las distintas hipótesis efectuadas durante el análisis por API-579/ASME-FFS-1.
Finalmente, se realiza un estudio de propagación por fatiga de distintas fisuras se- mielíticas con geometrías iniciales definidas. Se analizan las dimensiones finales y la evolución del factor de forma. Debido a la naturaleza aleatoria de los eventos postulados, se emplea el método de Monte Carlo para generar resultados relevantes a nivel estadístico
Implementación de un sistema de construcción de bolus personalizados en pacientes oncológicos con impresora 3D para su uso en radioterapia
Get PDFEn esta tesis se propone implementar un método de construcción de bolus personalizados mediante impresión 3D para tratamientos de radioterapia. Se plantean dos métodos de construcción de bolus que incorporan el uso de la impresión 3D por medio de
tecnología FDM. Uno de los métodos propuestos consiste en la impresión directa del bolus.
El segundo es un método indirecto, que se basa en la impresión de un molde y su posterior llenado con el material que constituirá al bolus.
Ambos procedimientos requieren la obtención de un archivo en formato STL a partir de un archivo en formato DICOM RT Structure Set que describa la información del bolus diseñado en el TPS. Para ello, se planteo, por un lado, la implementación de algoritmos mediante scripts propios, y por otro lado, el uso del software libre 3D Slicer. Todas las soluciones fueron evaluadas y finalmente, se seleccionó el software 3D Slicer para la obtención del archivo STL. El método de construcción directo se define como el proceso de impresión del bolus. El método de construcción indirecta, por su parte, requiere del diseño, impresión y llenado del molde. Para la etapa de diseño del molde, se utilizó el software de uso libre Blender.
Para las dos metodologías propuestas, se caracterizaron distintos materiales para seleccionar el ´optimo para la aplicación de
interés. Para el método directo, se probaron tres filamentos de impresión disponibles: PLA, TPU y TPE. Para la metodología indirecta, se realizó la impresión del molde en PLA y se probaron como materiales de llenado dos siliconas aptas para el contacto con la piel y gel balístico de fabricación propia. Todos los materiales propuestos para la construcción de bolus fueron caracterizados
en densidad de electrones relativa, para poder modelarlos de forma correcta en el TPS. Para la evaluación de los materiales, se llevaron a cabo pruebas de integridad estructural, validación geométrica y validación dosimétrica.
Finalmente, se eligió al gel balístico de fabricación propia como el material más adecuado para la construcción de bolus personalizados. A partir de la selección del material, quedó definido también el método de construcción a utilizar. En base a ello, se redactó un protocolo para implementar clínicamente el proceso de construcción de bolus caracterizado en este trabajo
Desarrollo de algoritmos de aprendizaje de representaciones en redes complejas
Get PDFLas redes complejas suelen tener un crecimiento no aleatorio, y en muchos casos se pueden describir los mecanismos de crecimiento con modelos. El modelo de crecimiento de redes de Popularidad-Similaridad (PS) asume un espacio hiperbólico de dos dimensiones sobre el cuál crecen las redes. Estas redes sintéticas tienen características estadísticas, específicamente un nivel alto de clustering de los nodos, y también una distribución heterogénea de grados, típico de redes que son scale-free o libres de escala. Una gran variedad de redes reales, como redes de interacciones de proteínas o redes de conexiones entre los routers que distribuyen Internet, muestran cualidades estadísticas similares a las redes sintéticas generadas con el modelo PS. Es entonces un modelo que
permite interpretar la información de ciertas redes reales.
En ciertos contextos, puede ser de gran utilidad encontrar representaciones compactas de dichas redes complejas. La reducción de dimensionalidad es una herramienta poderosa en el análisis de redes complejas. Trabajando con embeddings, siendo un embedding de nodos de una red un mapeo de los nodos a un espacio vectorial, se puede hacer este mapeo, con particular enfoque en espacios de dimensionalidades bajas. Luego, es posible trabajar sobre este nuevo espacio para inferir información sobre la estructura de la red. Teniendo un modelo que describe una cierta familia de redes, se puede buscar un algoritmo de embedding específico a ese modelo que preserva ciertas propiedades de interés de las redes al mapearlas al nuevo espacio, denominado espacio latente. Que se preserve la estructura viene dado por las posiciones de los vectores en este espacio. Un método que permite inferir información sobre la topología de la red involucra embeddings en donde las distancias vectoriales entre los vectores respectivos de los nodos son representativas de determinados tipos de relación entre esos nodos. Es decir, nodos altamente relacionados en la red tenderán a estar a distancias pequeñas en el espacio latente. Con esta representación, es posible inferir cualidades estadísticas de las redes y aplicaciones como la predicción de enlaces.
Este trabajo se enfoca en considerar embeddings a un espacio hiperbólico. Se hace un enfoque en abarcar redes desde el punto de vista del modelo PS. En general, hay un interés creciente en analizar la fuerte relación entre cierto tipos de redes complejas y el espacio hiperbólico. Cuando una red cumple con ciertas cualidades estructurales, es factible modelar y describir dicha red desde el marco de un espacio continuo hiperbólico. Algunas de estas cualidades típicas son por ejemplo tener una distribución de grados de tipo scale-free y tener un nivel alto de clustering, como en el modelo de PS. En particular, se consideran dos algoritmos distintos de embedding, y luego se combinan para lograr que la efectividad de estos embeddings, en cuanto a lograr preservar la micro y macro estructura de la red, sea más alta que cada método por separado, en ciertos casos, considerablemente. El primer método es el Laplacian-based Network Embedding (LaBNE), propuesto por Alanis-Lobato y colaboradores en [1], que asume un espacio inherente hiperbólico para mapear redes a H"2.
En particular, asume que las redes son descriptibles por el modelo PS, y se basa en la escala de la distribución de grados para aplicar un re-ordenamiento radial a las coordenadas obtenidas por La- placian Eigenmaps [2], que es un método establecido de reducción de dimensionalidad mediante teoría espectral de grafos. Luego se considera el algoritmo de Poincaré Em-beddings, planteado en [3] por Nickel y Kiela. Este algoritmo se basa en la cualidad hiperbólica de las redes complejas, pero no asume un modelo en particular como el PS. Consiste en actualizar de manera iterada las posiciones de los nodos, en pequeños pasos, asumiendo un geometría diferencial hiperbólica que permite minimizar una función de pérdida, la cual está armada de modo que tiende a decrecer cuando las distancias entre nodos altamente relacionadas son pequeñas en comparación con las distancias entre nodos poco relacionados.
El trabajo consiste entonces en una breve introducción al concepto de embeddings en el capítulo 2, con enfoque en el uso del termino referido al análisis de redes complejas en el área de aprendizaje automático. Se presentan los conceptos principales que serían
aplicados para vericar la capacidad predictiva de los embeddings, como por ejemplo en hacer predicción de enlaces. Luego, en el capítulo 3 se introducen los aspectos teóricos del espacio hiperbólico que son relevantes para encontrar relaciones entre este espacio y las redes complejas que son de interés. Se ven conceptos como la geometría diferencial del espacio, que luego permite plantear el algoritmo de Poincaré Embeddings, y también equivalencias entre la jerarquía de redes complejas con la forma y estructura de todo el espacio. Al final del capítulo se presenta el modelo de Popularidad-Similaridad, explicando el algoritmo detallado por el modelo para generar redes, junto con una modificación propia de este trabajo generalizando el modelo de 2 dimensiones a n dimensiones, con
n arbitrariamente grande. En el capítulo 4 se presentan los dos algoritmos de embedding que se implementan y estudian en este trabajo, LaBNE y Poincaré Embeddings. También se incluye una sección acerca de la implementación en código de todos los algoritmos, con comentarios acerca de las dificultades computacionales de trabajar con redes complejas mayores que
cierto tamaño.
Finalmente, se tratan resultados en el capítulo 5. En particular, se hace primero un análisis sobre redes sintéticas generadas con PS, vericando el funcionamiento de los algoritmos de embedding y la capacidad de los mismos para preservar la información relevante de las redes. Luego, se pone el enfoque en una red real, en particular la red de Autonomous Systems Internet (ASI). Se generan embeddings de estas redes de distintas características, buscando encontrar los puntos óptimos e indicando las limitaciones de
los métodos. Por ultimo, se mencionan líneas de investigación a futuro que se pueden seguir a partir de este trabajo, como por ejemplo estudiar otras redes reales de distintas características y mayor tamaño, y extender los modelos del espacio hiperbólico para encontrar ventajas y desventajas en los distintos modelos
Dinámica de partículas cargadas en tokamaks con triangularidad positiva y negativa
Get PDFEl desarrollo de la fusión nuclear controlada como fuente de energía ha sido un objetivo altamente deseado en las últimas décadas. De todos los dispositivos para confinar las partículas a fusionar, los tokamaks, que proporcionan equilibrios magnéticos de forma toroidal, han sido los más exitosos. Estos dispositivos poseen en la gran mayoría de los casos una sección transversal en forma de D, a la cual se le asocia un parámetro denominado triangularidad. La triangularidad puede ser positiva, como es el caso estándar, o negativa, en cuyo caso la sección transversal tendría una forma de D invertida.
Dado que se ha descubierto experimentalmente que los equilibrios con triangularidad negativa resultan tan buenos como los de triangularidad positiva, y tendrían ventajas adicionales, resulta de interés estudiarlos para tratar de entender las diferencias entre ambas geometrías.
Es por ello que en este trabajo se estudió la dinámica de partículas cargadas mediante la inyección de un haz neutro en equilibrios magnetohidrodinámicos (MHD) analíticos con triangularidad tanto positiva como negativa. Se observó como en la configuración de triangularidad negativa una mayor proporción de las pérdidas de partículas fueron en la zona del divertor, y como la energía del haz es depositada en una región más elongada y de manera más localizada en triangularidad negativa. Ambos resultados indican que la configuración de triangularidad negativa es más favorable con respecto a la inyección de un haz neutro que una configuración estándar de triangularidad positiva
Estimación del esfuerzo miocárdico en imágenes de resonancia magnética nuclear mediante redes convolucionales profundas
Get PDFLas enfermedades cardiovasculares representan la principal causa de muerte en el mundo. La detección temprana, el seguimiento y tratamiento de estas enfermedades es muy importante para mejorar la calidad de vida de las personas que las padecen. Para esos propósitos, es útil cuantificar la función cardíaca. El esfuerzo y la tasa de deformación miocárdicos representan indicadores de la función cardíaca global y regional.
En este trabajo se desarrolló un método para la estimación del esfuerzo y la tasa de deformación miocárdicos a partir de imágenes de resonancia magnética de eje corto en modalidad cine utilizando técnicas de aprendizaje profundo. Para la estimación del movimiento cardíaco se desarrolló una red neuronal basada en la red CarMEN utilizada en el método DeepStrain. Se modificó la arquitectura de la red agregando bloques de atención.
Los resultados de la estimaci´on de movimiento de los puntos materiales del ventr´ıculo izquierdo con la t´ecnica propuesta muestran que es adecuada para su cuantificación. El error telesistólico en la base de datos cMAC es 5,60±2,38 mm siendo comparable a los métodos pertenecientes al estado del arte. El tiempo de ejecución del método para estimar el movimiento disminuyó en casi un orden de magnitud con respecto a Demons, método usado anteriormente en el grupo de investigación en el que se realizó el proyecto.
Las curvas de esfuerzo y tasa de deformación que se obtienen con el método fueron analizadas y se concluyó que su forma se corresponde a la forma de las curvas presentes en la bibliografía. Además los valores de esfuerzo circunferencial y radial producidos por el método para pacientes sanos se corresponden a los valores reportados por la mayoría de estudios. En cambio, el strain longitudinal resultó subestimado.
Los resultados obtenidos muestran que el método desarrollado presenta potencial para computar el esfuerzo miocárdico radial y circunferencial a partir de imágenes de resonancia magnética de eje corto en modalidad cine
Gaviola en Alemania
Get PDFEnrique Gaviola, destacado físico y astrónomo argentino, estudió física en Götingen y en Berlín en la década de 1920, mientras allí se gestaba la revolucionaria Mecánica Cuántica. En el Instituto Balseiro tenemos sus libretas universitarias, testimonio del destacadísimo plantel docente que contribuyó a su formación científica. En esta nota repasamos brevemente la historia de Gaviola en Alemania y quiénes fueron sus profesores
Dinámica de procesos de evacuación peatonal en poblaciones mixtas con imitación de actitudes cooperativas
Get PDFEn este trabajo se analiza la dinámica de evacuación de poblaciones heterogéneas con comportamientos mixtos, que pueden ser cooperativos o egoístas, mediante simulaciones numéricas utilizando una variante original del Modelo de Fuerza Social. Los peatones cooperativos pueden representar agentes de seguridad, o bien individuos entrenados acerca de cómo actuar para reducir el riesgo ante una potencial estampida peatonal. Se considera una dinámica de imitación en la que los peatones egoístas pueden imitar a los cooperativos si se encuentran lo suficientemente cerca de uno de ellos. Nos enfocamos en los efectos de la dinámica de imitación sobre la duración de las evacuaciones y la seguridad de las mismas, para distintas proporciones de mezcla, geometrías de la habitación y parámetros que caracterizan la cooperatividad de un individuo.
Los resultados principales muestran que, agregando una cierta cantidad de peatones cooperativos a un sistema puro de egoístas, es posible reducir el tiempo de evacuación y también la densidad peatonal. En particular, vimos que para obtener esta mejora al evacuar un pasillo, se requiere una cantidad de peatones agregados mucho menor que en una habitación cuadrada. También estudiamos evacuaciones mixtas sin la dinámica de imitación, y obtuvimos resultados que contrastan con los anteriores, y contrastan asimismo con los resultados obtenidos en trabajos con otros modelos sin imitación.
El trabajo incluye también un estudio complementario de propiedades generales de procesos de evacuación en poblaciones homogéneas. Se analiza la dependencia del conocido efecto Faster-is-Slower con distintos parámetros de cooperatividad y con la geometría del recinto.
Por ´ultimo se estudiaron procesos análogos de evacuación de medios granulares heterogéneos en silos. Se estudió el flujo y el tiempo de vaciado del silo en función de las proporciones de mezclas con partículas de menor rozamiento que cumplen roles análogos a los peatones cooperativos en el sistema peatonal. Las principales diferencias con los procesos de evacuación peatonal son la ausencia de autopropulsión (o fuerza del deseo de los peatones) por parte de los granos, que de alguna manera es reemplazada por la gravedad, y la ausencia de imitación.
Nuestras conclusiones generales señalan la relevancia de educar a las personas acerca de como actuar ante una posible estampida peatonal, y la importancia de que se generen protocolos para reducir los riesgos y la probabilidad de futuras tragedias
Modelo conceptual fuente receptor de contaminantes del Sitio Bariloche
Get PDFLa gestión ambiental de cualquier actividad requiere de procesos de mejoras continuas del desempeño ambiental, que permitan reafirmar una actitud responsable con el cuidado del ambiente, la conservación de los recursos naturales y la prevención de la contaminación
ambiental. La misma se compone de diferentes herramientas, siendo una de ellas el Modelo Conceptual Fuente Receptor (MCFR) de la norma IRAM 29598/2016. Esta herramienta de gestión integral permite esquematizar los procesos que determinan la liberación de contaminantes, su migración y la exposición de los receptores a los mismos. Es por ello que la CNEA, la cual cuenta con una política ambiental desde el año 2003 y viene implementando su propio Sistema de Gestión Ambiental desde el 2008, requiere la implementación de un MCFR en todos sus sitios, incluido el Sitio Bariloche (SB) -multi-usuario y multi-instalación- de manera que permita visualizar las diferentes actividades y sus potenciales impactos, así como también, sus receptores ambientales. En este sentido, el objetivo de este trabajo es el de elaborar el MCFR del SB y validar la potencial o real ruta migratoria de efluentes cloacales. En primer lugar se realizó la descripción ambiental del sitio (compartimentos ambientales); la caracterización, tipificación y localización de las diferentes actividades en el predio (fuentes), sus contaminantes asociados y la identificación de los receptores potenciales y reales asociados a las fuentes. Para validar la información relevada, se realizaron trabajos en campo y se entrevistó al personal de las principales instalaciones. Con esta información se logró graficar el MCFR, y se realizó una descripción de la ruta de migración potencial o real del efluente cloacal y asimilable a cloacal del sitio.
Finalmente, y a partir de la fundamentación que brinda el mismo, se plantearon recomendaciones para la mejora de la gestión de estos efluentes. El MCFR del SB elaborado, se considera una herramienta fundamental para la toma de decisiones en aspectos relacionados con el control de fuentes y procesos de liberación; seguimiento de contaminantes en compartimentos ambientales; y, el control de exposición a potenciales receptores