Bariloche Atomic Centre
Repositorio Institucional del Centro Atomico Bariloche y el Instituto BalseiroNot a member yet
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Primera puesta a crítico e inauguración de la Central Nuclear Atucha I.
No full textEn el tiempo de los hechos que se narran, Díaz ocupaba el cargo de Jefe del Departamento de Seguridad y Radioprotección de la CNA I. Describe en una manera simplificada, la aproximación a crítico y la primera criticidad del reactor, declarada el 13 de enero de 1974. Se presentan situaciones anecdóticas, ocurridas durante el proceso, los días 12 y 13 de enero de 1974.
Más tarde, el 24 de junio de 1974, tuvo lugar la inauguración oficial de la planta, con la presencia del entonces presidente de la nación Juan D. Perón y relevantes autoridades de gobierno y de CNEA
Técnicas avanzadas de procesamiento digital con aplicaciones en microresonadores superconductores multipíxeles
Get PDFLos detectores de baja temperatura han sido un tema de gran interés para la comunidad
científica durante los últimos años. La temperatura extremadamente baja a la
que trabajan conduce a detectores ultrasensibles que operan en un amplio rango de
longitudes de onda. En cosmología, en particular, los experimentos que estudiaron el
fondo cósmico de microondas (CMB) permitieron una exploración y comprensión más
profundas del cosmos, utilizando para ello detectores criogénicos tales como los bolómetros.
Estos detectores criogénicos son ultrasensibles porque su ruido es comparable
a las fluctuaciones intrínsecas de la radiación en estudio. Sin embargo, se necesita una
ganancia adicional en la sensibilidad para sondear el Universo temprano, estudiando,
por ejemplo, la señal de polarización del CMB. Tal ganancia tiene que surgir de planos
focales más grandes, con arreglos de miles de detectores independientes que brindan
una velocidad de mapeo sin precedentes.
En este sentido, los microresonadores superconductores, como los detectores de
inductancia cinética de microondas (MKIDs), tienen el potencial de jugar un papel
clave en futuros experimentos, ya que tienen muchas características que los hacen
ideales para matrices de detectores muy grandes.
El desafío actual es fabricar matrices de imágenes en un formato extremadamente
grande ( ≥ 10.000 píxeles), para lograr amplios campos de visión en los instrumentos,
y colocar matrices de imágenes en el espacio. Asociado a los desafíos mencionados,
está el desafío de lograr la fabricación de sistemas electrónicos de excitación y lectura
capaces de trabajar con estos grandes arreglos de detectores. Los sistemas electrónicos
dedicados a la excitación y lectura de los detectores superconductores deben tener
gran capacidad computacional y deben poder procesar grandes cantidades de datos en
tiempos relativamente cortos.
El aporte original de este trabajo de tesis consiste en el estudio, comparación y desarrollo
de técnicas digitales de optimización en el uso de harware, para la implementación
de sistemas de excitación y lectura de matrices de detectores superconductores. Se investigan
de manera exhaustiva las implementaciones de bancos de filtros polifásicos.
Se consideran las estructuras de ramas en paralelo y las estructuras de árbol, tanto en
una etapa como multietapas, como opciones para los sistemas de lectura de grandes
arreglos de detectores.
Por otra parte, el trabajo presentado incluye también la optimización de las señales
que sirven de excitación a los detectores resonadores, gracias al desarrollo de algoritmos
eficientes para la generación de fases en señales multifrecuencia. Se presenta un análisis
de niveles de señal y de hardware necesario para el armado de un sistema completo de
excitación y lectura para detectores resonadores superconductores.
Además, se incluye un capítulo de caracterizaciones en detectores reales. Se muestra
el arreglo experimental necesario para hacer funcionar estos detectores a baja temperatura
y se analiza la respuesta de un subgrupo de detectores para determinar características
intrínsecas de los resonadores.
La tesis está organizada de la siguiente manera:
El Capítulo 1 presenta una introducción a la cosmología, a los detectores superconductores
y al marco científico general que sirve para entender la necesidad
de desarrollar sistemas electrónicos cuya utilización de hardware esté optimizada.
Son de interés, en particular, los experimentos que utilizan microresonadores
superconductores como elementos de detección de fotones y estudios de caracterizaci
ón de la polarización del fondo cósmico de microondas, porque es uno
de los campos que más ha avanzado el desarrollo de la tecnología de detección
en los últimos años, en las áreas de física de partículas y astronomía. Además,
se presentan las principales características, así como el modelo eléctrico, de los
detectores MKID, para comprender las necesidades de la electrónica desarrollada
para su excitación y lectura.
En el Capítulo 2 se describen las placas electrónicas con las que se trabajó
en el desarrollo de esta tesis. Se presentan las necesidades generales con las que
debe contar un sistema digital de excitación y lectura para detectores de bajas
temperaturas. El capítulo cuenta con un análisis completo de los niveles de señal
esperados en las diferentes etapas de un sistema de excitación y lectura para detectores
microresonadores superconductores. Además, se desarrolla la teoría que
demuestra cómo es posible optimizar las señales de excitación de los resonadores,
actuando sobre las fases y las amplitudes generadas. Esta es una de las principales
contribuciones de esta tesis, ya que permite obtener un conjunto de señales
óptimo para la excitación de los detectores superconductores.
En el Capítulo 3 se investigan y comparan las diferentes implementaciones de
fitros polifásicos para ser aplicados a una FPGA. Se estudian las implementaciones
críticamente muestreada y sobremuestreada para entender los factores
que influyen en el uso de recursos de hardware. El capítulo se complementa con
implementaciones y pruebas de desempeño realizadas en la placa Red Pitaya. Se
analizan las características eléctricas de los subsistemas de entrada y salida, luego
de incorporar un banco de filtros polifásicos en la FPGA. El material presentado
en este capítulo derivó en la presentación de un artículo en una prestigiosa revista
internacional [1] y otro en un congreso de la IEEE [2].
En el Capítulo 4 se desarrolla el trabajo necesario para optimizar el uso de
hardware en la FPGA. Se aborda el estudio de sistemas multietapas y se comparan
diferentes opciones de implementación, incluyendo la implementación de
sistemas multitasa en forma de árbol. Todo este trabajo se realiza tendiendo a
obtener un sistema de lectura capaz de manejar más de 10.000 detectores resonadores
superconductores.
En el Capítulo 5 se describen algunas de las caracterizaciones de detectores
MKID realizadas en el marco de mi trabajo en conjunto con investigadores del
Fermi National Laboratory. El capítulo aborda el estudio de las propiedades de
un arreglo de MKID diseñado por la Universidad de California, en Santa Bárbara
(UCSB).
En el Capítulo 6 se presentan las conclusiones generales de la tesis, así como los
posibles trabajos futuros que pueden desprenderse de este trabajo
Simulador de efectos transitorios en propulsor de efecto hall y validación con datos experimentales
Get PDFEn el presente trabajo se desarrolló un programa que simula un propulsor de efecto
Hall, de tipo propulsor de plasma estacionario (SPT, por sus siglas en inglés).
El primer capítulo hace una presentación del propulsor de efecto Hall (HET, por sus
siglas en inglés), su historia e importancia en la actualidad. Posteriormente se procede
a explicar el funcionamiento básico de este tipo de propulsor usando como base el SPT-
100; se exponen los parámetros con los que se suele medir su rendimiento y algunos
fenómenos presentes en el propulsor que pueden impactar el desarrollo de la simulación.
El segundo capítulo expone las metodologías más comunes encontradas en la literatura
para desarrollar una simulación de un HET y se hace una breve introducción del método
escogido para este trabajo: modelo full PIC 2D 3V Monte Carlo, con un dominio
bidimensional.
El tercer capítulo muestra el desarrollo teórico para describir al sistema, fraccionándolo
en el tratamiento realizado sobre los iones, neutros y electrones.
El cuarto capítulo describe el método numérico utilizado para simular el sistema. Todas
las especies se tratan como macropartículas mediante el método PIC. Sin embargo,
debido a que la dinámica de los electrones es mucho más rápida que la de los iones y
neutros, para el avance de la ecuación de movimiento de los mismos se establece una
subrutina con un paso de tiempo más chico dentro de la rutina principal que involucra
todo el sistema. Se menciona además el desarrollo de una paralelización del código,
para poder ejecutarlo en GPUs y acelerar el tiempo de ejecución.
Por último, el quinto capítulo expone los resultados de la simulación para un propulsor
modelo SPT-100. La simulación logró reproducir algunos fenómenos físicos y
parámetros globales del propulsor, sin embargo se encontraron diferencias en cuanto a
la corriente de descarga, su frecuencia y la densidad de partículas cargadas. Se realiza
un análisis del posible origen de esta discrepancia
Nanocompuesto bifuncional para aplicaciones en hipertermia magnética y sensible a la radiación ionizante
Get PDFEl resumen se encuentra como un archivo pdf
Encontrando agua segura para poblaciones rurales de la región sur de la provincia de Río Negro
Get PDFEn el presente trabajo se recolectaron 67 muestras de agua de pozo y analizaron 35 componentes de pozos ubicados en la Región Sur de Río Negro. El clima es predominantemente árido, con precipitación media anual de 160 mm [1], y recurrentes ciclos de sequía que ponen en riesgo el acceso al agua por parte de los pobladores rurales de la zona.
Con el objetivo de conocer las características generales del agua subterránea de la región y evaluar la presencia de sustancias que afecten su aceptabilidad para consumo humano, se determinó la composición química y se generaron mapas de distribución de concentración comparándolas con los valores guía establecidos por la legislación vigente.
En ningún sitio la concentración de Cr, Ni, Cu, Fósforo Total, pH, Cd, Pb, Hg, Fe, Zn, Co, NO2- y DQO, superó los valores máximos indicados en la normativa. Sin embargo se hallaron concentraciones de fluoruro, arsénico, sulfato, cloruro y sodio superiores a los valores permitidos para aguas de consumo humano. Los mapas de composición desarrollados permitieron evaluar la distribución espacial de los distintos analitos y aislar áreas con concentraciones extremas.
Con los parámetros medidos, se desarrollaron tres índices un Índice de Accesibilidad, un índice de Aceptabilidad y un tercero, el Índice de Selección de Sitios que resume la información aportada por los dos primeros sumado a un criterio de similitud de sitio. Estos índices permitieron resumir múltiples dimensiones de análisis y seleccionar qué sitios requieren monitoreo y cuáles puede ser seleccionados aleatoriamente dentro de cada sector. Además, serán de gran utilidad para futuras modificaciones en el diseño experimental del proyecto, y para la optimización de los recursos necesarios para llevar a cabo las campañas futuras. El Índice de Aceptabilidad puso en evidencia que solo un 30% de los sitios de monitoreo, aproximadamente, cuenta con agua apta para consumo humano
Desarrollo e implementación de actuadores para un vehículo terrestre multi-propósito
Get PDFEn este trabajo se presenta el proceso de diseño e implementación de un vehículo terrestre multiproposito completamente funcional. Se mostrara el proceso de selección de actuadores, para dotar al robot con las capacidades para interactuar con el entorno, con el fin de desarrollar tareas especificas. Se evaluó la existencia de robots autónomos en los ámbitos de investigación y comerciales tanto de hogares como en la industria, a partir de esto se decidió enfocar este trabajo en misiones de tipo \Deposito". Mediante técnicas de planning, se logro sintetizar un plan para estas misiones, donde se realizan tareas de delivery, deposito y extracción de productos.
Se utilizo el software The Modal Transition System Analyser (MTSA) para la síntesis de controladores discretos (correctos por construcción) que satisfagan un modelo del sistema robótico y las propiedades que en dicho sistema deben cumplirse. Se presenta la metodóloga utilizada para la implementación de controladores híbridos, que nos permitirá transformar los eventos discretos de alto nivel a señales continuas de bajo nivel para los actuadores encargados de realizar las tareas.
Se presenta el trabajo realizado en un entorno simulado (Copellia Sim), realizando en primera instancia una prueba de concepto del correcto funcionamiento de las tareas. Se presenta el diseño en el mundo real de la arquitectura del robot, as también su implementación junto con todos los desafíos que implica trasladarse del entorno simulado a una implementación real. Terminando así con el diseño final del prototipo, el cual se basa en manufactura aditiva (impresión 3D), validando el mismo para tareas típicas de deposito
Dinámica y morfología de paredes de dominios magnéticos en láminas delgadas desde la perspectiva de la física estadística
Get PDFEl estudio de paredes de dominios magnéticos (PDM) en láminas delgadas es de gran interés para la comprensión de los mecanismos de inversión de la magnetización y para el desarrollo de dispositivos de electrónica de spin. Dado que las PDM tienen una energía asociada y se encuentran en materiales con inhomogeneidades intrínsecas, pueden ser estudiadas en el marco de la teoría de interfases elásticas en medios desordenados. En esta tesis, investigamos la dinámica y la morfología de PDM en láminas delgadas con anisotropía magnética perpendicular desde dicho enfoque. La técnica experimental principal que utilizamos es la microscopía magneto-óptica por efecto Kerr polar (PMOKE), que permite la observación directa de las PDM. Las muestras estudiadas son una lámina ferrimagnética de GdFeCo de 10 nm de espesor, y una bicapa ferromagnética de (Ga,Mn)(As,P)/(Ga,Mn)As de 4 nm de espesor.
En la muestra de GdFeCo, estudiamos la dinámica de PDM impulsadas por campo magnético en un rango amplio de temperaturas, entre 10K y 353K, en los regímenes de creep (reptación) y depinning (desanclaje). Encontramos que el campo de depinning H_d
diverge en la temperatura de compensación magnética T_M, y que la barrera de energía de anclaje característica k_BT_d crece al bajar la temperatura T. Esto último resulta en efectos térmicos excepcionalmente débiles por debajo de ∽ 100K, y permite la observación directa de la transición de depinning a bajas temperaturas y la determinación de exponentes críticos asociados. Determinamos independientemente los valores del exponente β del parámetro de orden y del exponente ᵛ_dep de la longitud de correlación, obteniendo β = 0.30 ± 0.03 y ᵛdep = 1.3 ± 0.3. Ambos valores son consistentes sólo con la clase de universalidad de quenched Edwards-Wilkinson (qEW).
Por otro lado, estudiamos las propiedades estadísticas de la morfología de PDM en la muestra de GdFeCo. Para diferentes temperaturas y campos aplicados, obtuvimos valiores representativos del exponente de rugosidad ζ y de la amplitud de la rugosidad B_0. Encontramos que los valores de ζ obtenidos no pueden ser identificados directamente con ninguno de los exponentes teóricamente predichos, ζ_eq, ζ_dep y ζ_th. Para explicar esta discordancia, proponemos una interpretación cuantitativa basada en estudios teóricos previos. Consideramos que los exponentes predichos dominan la rugosidad de PDM a distintas escalas de longitud separadas por dos longitudes características: la longitud de correlación ℓ_opt asociada a saltos sobre barreras de energía características, y la longitud de correlación ℓ_av asociada al tamaño característico de las avalanchas en la transición de depinning. En base a estas ideas, interpretamos los exponentes ζ medidos como valores efectivos y cuantificamos experimentalmente por primera vez la longitud de correlación ℓav para distintos campos y temperaturas. Asimismo, encontramos que ℓ_av es finita incluso para H < H_d, de acuerdo con ideas teóricas previas para temperaturas finitas.
En la muestra de (Ga,Mn)(As,P)/(Ga,Mn)As, estudiamos la dinámica de PDM impulsadas tanto por campo como por corriente. Para comparar la magnitud de estas dos fuerzas de empuje, analizamos las condiciones tales que, al empujar en direcciones opuestas, ambas fuerzas están balanceadas. Mostramos que existe un factor de proporcionalidad constante ∈ = (1.3±0.2)mT/(GA/m"2) en un amplio rango de temperaturas cercano al punto de Curie de la muestra. Encontramos que este mismo factor describe satisfactoriamente la dinámica de PDM en el régimen de creep cerca de la transición de depinning cuando ambos estímulos
son aplicados tanto separada como simultaneamente. Esto sugiere que la fuerza efectiva que actúa sobre las PDM puede ser descrita como una suma de las fuerzas debidas al campo y a la corriente, es decir ƒ∼ μ_0H +∈J. Sin embargo, esta relación no se mantiene a velocidades relativamente bajas, lo cual puede ser asociado a la naturaleza anisotrópica de la fuerza inducida por corriente. Los resultados presentados en esta tesis amplían nuestro conocimiento sobre la naturaleza universal de las PDM y sobre las propiedades efectivas de las fuerzas de empuje
Teoria de campos de backgrounds no triviales: efectos semiclásicos
Get PDFEn este trabajo se estudiaron distintos aspectos de las teorías de campos en fondos no triviales, teniendo como objetivo el análisis del efecto Casimir en presencia de medios no homogéneos, con la mirada puesta en el estudio de las divergencias que la teoría presenta en medios discontinuos y en la validez del llamado principio de trabajos virtuales. Se utilizó un campo escalar con masa variable como modelo simplificado para el estudio de las fluctuaciones del vacío del campo electromagnético en presencia de medios no homogéneos, con la masa jugando el papel de la permeabilidad/permitividad.
Utilizando técnicas de la teoría cuántica de campos en espacios curvos, se obtuvieron las divergencias esperadas para los valores medios ⟨ϕ"2⟩ y ⟨T_μν⟩ en la teoría escalar. Se calcularon estos valores medios perturbativamente en potencias de la masa. Se obtuvieron expresiones formales válidas a todo orden y luego se estudiaron en detalle el primer y segundo orden del desarrollo. Se aislaron las divergencias obtenidas por regularización dimensional y se evaluaron las partes finitas.
Con el desarrollo para ⟨T_μν⟩ se obtuvo la energía orden a orden, y se calculó la fuerza entre regiones con distinta masa al orden más bajo no trivial. La fuerza se obtuvo como la derivada de la energía respecto a la posición de los cuerpos interactuantes, y la consistencia de este resultado con la presión sobre los cuerpos debido al campo es lo que en la bibliografía se conoce como principio de trabajos virtuales. Se demostró el principio de trabajos virtuales para una configuración general y a todo orden para esta teoría.
Finalmente se reobtuvieron algunos resultados utilizando el formalismo de la acción efectiva, y se mostró como generalizarlos al caso en que los backgrounds dependen del tiempo. En este caso, se vuelve imprescindible utilizar el formalismo de Schwinger-Keldysh o de camino temporal cerrado
Holografía e irreversibilidad del grupo de renormalización
Get PDFEn esta tesis se estudian teorías cuánticas de campos utilizando la entropía de entrelazamiento de esferas en el vacío. La motivación general es encontrar propiedades no perturbativas del grupo de renormalización. Cerca de los puntos fijos del flujo de renormalización, la entropía de una esfera en el vacío tiene una expansión en potencias del radio de la esfera, con el término dominante proporcional al área. En el régimen en que el radio es mayor a las escalas infrarrojas, calculamos los primeros tres coeficientes de esta expansión y probamos que, en valor absoluto, son siempre mayores en la teoría ultravioleta que en la teoría con el flujo de renormalización. Cantidades que tienen esta propiedad de que su cambio entre el UV y el IR tiene un signo definido se llaman irreversibles.
En la prueba se asumió que la teoría tiene un dual holográfico para usar la conjetura AdS/CFT, que el dual gravitatorio es semiclásico y que satisface la condición de energía nula. La irreversibilidad fue probada anteriormente para los primeros dos coeficientes utilizando la subaditividad fuerte de la entropía de entrelazado. Nuestro resultado principal, la irreversibilidad del tercer coeficiente, motiva a probar desigualdades más fuertes para la entropía en teorías cuánticas de campos y a probar la irreversibilidad de todos los coeficientes de la expansión de la entropía
Aprendizaje profundo en clasificación de cultivos en imágenes satelitales
Get PDFEn países donde la agricultura posee un rol fundamental en lo que respecta a su economía, resulta de vital importancia el planeamiento estratégico para la correcta utilización de los territorios y recursos disponibles. Para ello, el sensado remoto es una gran
herramienta que, en combinación con otras tecnologías, ha permitido lograr grandes avances en lo que respecta a la automatización de los procesos implicados en la gestión de recursos. En el presente trabajo se desarrolló un fujo de trabajo que permite llevar
a cabo el proceso de clasificación de cultivos mediante el uso de técnicas de inteligencia artificial e imágenes satelitales de la misión Sentinel-2 [1], lo cual puede contribuir en la toma de decisiones y, a su vez, permitiría ayudar en la adopción de prácticas que garanticen la preservación del suelo y del medio ambiente. En este proceso se implementó un segmentador y un clasificador basados en arquitecturas de redes neuronales profundas que probaron ser parte del estado del arte en sus respectivas áreas de desarrollo.
Para el segmentador se implementó una red conocida como ResUNet-a [2], la cual posee una estructura de encoding-decoding que deriva de la típica red U-Net que ha probado ser muy versátil en lo que respecta a la segmentación [3{6]. Dicha red fue entrenada con la región correspondiente a la zona de Pergamino en la provincia de Buenos Aires, con la cual se obtuvo un accuracy del 85.8% y un Coeficiente Dice(ver sección 2.3.4) del 73 %, logrando una contribución positiva a resultados obtenidos previamente por INVAP-FRONTEC utilizando métodos clásicos (random forest, principalmente). Esto es de particular interés porque suplementa los métodos previos con un enfoque desde el campo del Aprendizaje Profundo y permitiría a INVAP-FRONTEC realizar inferencias de mayor robustez. Luego, este modelo permitió segmentar la región de General López de la provincia de Santa Fe, debido a que los cultivos del dataset a emplearse en la clasificación corresponden a esta última región.
Para llevar a cabo la clasificación se implementó una arquitectura innovadora propuesta en [7] que, esencialmente, posee tres bloques fundamentales, los cuales permiten realizar una extracción de features a través de correlaciones temporales y espectrales, para luego realizar la clasificación. A partir de esta red y de la segmentación previa, fue posible la implementación de 3 procesos diferentes para la aumentación de datos. En primer lugar se utilizaron únicamente los puntos a clasificar, mientras que en los otros dos casos se dio uso, además, de los segmentos obtenidos previamente con el segmentador. Si bien los resultados obtenidos fueron similares a los obtenidos en la competencia de la Fundación Sadosky de la cual se obtuvieron los datos [8], considerando la métrica allí empleada, el mejor desempeño se obtuvo a partir del proceso en el cual se realizó un sampleo aleatorio dentro de los segmentos correspondientes a los diferentes campos de cultivos (ver sección 3.4.2). Con este ultimo proceso se logró un accuracy del 83.4% y un balanced accuracy de 57 %, el cual es superior al obtenido por el resultado ganador de la competencia [8]. Finalmente, un ultimo análisis permitió concluir que la banda NIR junto con las 3 bandas de la región visible son, al menos para el set de datos aquí empleado, las bandas que representan la información más relevante para clasificar cultivos