Bariloche Atomic Centre
Repositorio Institucional del Centro Atomico Bariloche y el Instituto BalseiroNot a member yet
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Adaptación de la ecuación de la actividad inducida por irradiación intermitente para la producción de radioisótopos
Get PDFSe ha desarrollado un formulismo matemático para determinar la actividad del radioisótopo a priori considerando irradiaciones intermitentes requiriendo como el flujo neutrónico como variable de entrada. En consecuencia, se ha establecido una metodología para determinar los parámetros de los flujos neutrónicos térmicos y epitérmicos para alta potencia por el método de doble monitor desnudo en el reactor RP-10 del Centro Nuclear de Huarangal empleando lámina de Au(0.1%)-Al y alambre electrolíticos de Cu. No se consideró los factores de corrección de autoapantallamiento térmico y epitérmico. Se determinó los flujos neutrónicos térmicos y epitérmicos en la posición B1 del SNIM del núcleo del reactor RP-10 para una potencia de 5.6 MW, los cuales fueron corroborados por los calculados por el programa Serpent observando un buena coincidencia en los valores del flujos neutrónicos.
De acuerdo al modelo, se observa que la actividad de 99Mo, de T1/2 intermedios, tiende a una asíntota siendo este comportamiento corroborado por los datos experimentales. Se espera que para radioisótopo de períodos de semidesintegración intermedios tengan este mismo comportamiento. Se determinó el rendimiento de producción de 99Mo usando el formulismo matemático obteniéndose 85% en promedio para muestras tipo puntual y 61% para muestras en condiciones rutinarias de producción comercial. Esta herramienta matemática implementada permitirá optimizar los procesos de producción de los radioisótopos en los reactores de investigación nuclear
Desarrollo a escala de un algoritmo de centrado de carril para vehículos autónomos
Get PDFEn los últimos años se ha incrementado el interés por la investigación, desarrollo y validación de tecnologías de manejo autónomo en automóviles tanto en el mundo académico como industrial. Este trabajo, enmarcado dentro de un proyecto integrador de la carrera de grado de Ingeniera Mecánica, presenta el diseño e implementación de un sistema de centrado autónomo de carril o \Lane Centering" sobre un vehículo a escala 1:10. El sistema es complementado con un control de velocidad y ambos funcionan en base a procesamiento de imágenes implementado sobre una placa Raspberry PI3. La plataforma propuesta fue fabricada por manufactura aditiva, de fácil ensamblaje y compuesta por componentes electrónicos económicos y estándares. Se recreo la dinámica de la plataforma y componentes en un ambiente simulado, lo cual permitió desarrollar código Software in the Loop de manera mas rápida y sencilla previo a implementarlo definitivamente sobre el prototipo real. Para las simulaciones se empleo el software CoppeliaSim. El desempeño de las capacidades de manejo autónomo de la plataforma y su similitud con los resultados de simulación fueron finalmente validados sobre una pista de pruebas montada en ambiente interior
Modelado y caracterización del campo electromagnético en láseres de cascada cuántica /
Get PDFEn el presente trabajo se analizó, modeló y optimizó la guía de ondas de un láser de cascada cuántica (QCL), estudiando sus propiedades mediante un programa de cálculo por elementos finitos (COMSOL). Se aprendió a utilizar el programa, se comprendió su forma de uso y la forma de optimizar el uso de sus recursos computacionales, especialmente la memoria requerida.
En primer lugar, se estudió el funcionamiento de las guías de ondas metálicas y dieléctricas, para de esta manera entender mejor el problema del confinamiento del campo electromagnético y poder estudiar detalladamente el problema de las guías de ondas en QCLs.
En segundo lugar, se consideró la guía de ondas de un láser de 9.4 μm descripto en la literatura. Se analizaron los distintos parámetros de la guía de ondas y cómo estos modificaban sus características, mostrando cómo es posible optimizar sus propiedades. Se realizó un análisis de la distribución del campo lejano, poniendo énfasis en la forma y divergencia del haz emitido.
Finalmente, se realizaron mediciones en un QCL comercial para comprender de mejor manera su funcionamiento y analizar su emisión a partir de la distribución del campo lejano
Modelado, simulación y control de movimientos de un robot sub-acuático
Get PDFLa robótica subacuática ha crecido últimamente expandiéndose a aplicaciones en industria offshore, investigación oceánica e industria energética. Una aplicación interesante se puede dar en la industria nuclear, donde su potencial aplicación en la inspección visual puede proveer inspecciones más precisas y mejorar la seguridad de los operadores.
En este trabajo, se realizó el modelado de un vehículo submarino diseñado para la inspección visual de contenedores de agua en centrales nucleares, junto a cada uno de sus sistemas y componentes, incluyendo sensores y actuadores. Este modelado se linealizó en torno a un punto de equilibrio con el objetivo de poder diseñar distintos controladores que permitan obtener un comportamiento deseado del vehículo. Los controladores diseñados incluyen compensadores de adelanto de fase, controladores con observadores de orden completo y controladores discretos.
El modelo obtenido requiere de parámetros característicos del robot, tales como masa adherida, coeficientes de drag o caracterizaciones de los sistemas de actuación y sensores, que se obtuvieron a través de distintos experimentos. Con estos coeficientes y utilizando matlab/simulink se desarrolló un simulador no lineal del robot que permitió probar los controladores imponiéndole una trayectoria de referencia al robot, verificando que es capaz de seguirla.
Si bien este simulador verificó el comportamiento del vehículo con los controladores diseñados, es importante poder implementar en un futuro estos controladores para obtener una verificación no sólo del comportamiento del robot, sino también de la fidelidad del simulador y del modelo propuesto. Por último, se propone una serie de trabajos futuros para la continuación del trabajo orientadas a acercarse a un robot sumergible que permita operar de forma segura en un ambiente subacuático de tamaño restringido
Optimización de recambio de combustible en centrales de potencia
Get PDFEn este trabajo se realizan optimizaciones en la estrategia de recambio para dos modelos de reactor de potencia diferentes utilizando el algoritmo de recocido simulado.
En primer lugar, se optimizo un modelo de reactor del tipo integrado omitiendo el seguimiento de su estado termohidráulico. El parámetro objetivo seleccionado fue el exceso de reactividad a n de ciclo, con el propósito de mejorar el rendimiento de los combustibles, habilitar la extensión del ciclo operativo y finalmente aumentar el quemado medio de extracción del núcleo. Para el modelo simplificado se obtuvo una ganancia de exceso de reactividad a n de ciclo de 1044 pcm que se traduce en una extensión en el ciclo de 20 das y un aumento del 4.9% en el quemado medio de extracción. A partir de los resultados obtenidos en la verificación de la estrategia optimizada con la cadena de calculo de referencia con acople termohidráulico, se decidió realizar una optimización incluyendo una condición restrictiva sobre la estrategia. La optimización condicionada fue satisfactoria y nuevamente se obtuvieron mejoras en el exceso de reactividad a n de ciclo. Adicionalmente, se realizaron optimizaciones agregando una zona de recambio a la estrategia y como resultado se logro mejorar el quemado de extracción del núcleo en un 18 %.
En segundo lugar, se optimizo la estrategia para el núcleo promedio del reactor de la CNA-UI. Los parámetros objetivo en este caso fueron los márgenes de potencia de canal por zona hidráulica y la reactividad. En este sentido, se evaluaron distintas funciones energía y generadores de estados vecinos. Se logro obtener estrategias de recambio con mejoras notables en los márgenes de potencia de canal, manteniendo la reactividad alrededor de su valor de diseño. Con el n de evaluar la versatilidad de la metodología, se realizaron optimizaciones con distintas conjuraciones de barras y cantidad de elementos combustibles con resultados igualmente satisfactorios. Para completar el proceso de diseño de una estrategia optimizada para la CNA-UI, se desarrollo un generador de distribuciones de quemado instantáneas y un simulador de recambios.
Como resultado, se logro verificar la factibilidad de una estrategia optimizada a través de la simulación detallada de la operación a largo plazo en un tiempo destacado
Análisis estadístico de la variación poblacional de las características estructurales del encéfalo humano
Get PDFLa relación entre la experiencia de vida de un dado individuo y sus características neuroan
atómicas es un tema muy controversial. Frecuentemente se discute la importancia
del tamaño de determinada estructura cerebral en las capacidades o el comportamiento
de las personas. La postura que toma una sociedad en estos temas puede tener grandes
consecuencias, como por ejemplo la estigmatización de algunos de sus individuos. En
este contexto se vuelve de vital importancia que las armaciones sobre las relaciones
entre aspectos socioambientales y neuroanatómicos estén sustentadas por suciente
evidencia. Por este motivo, hicimos un relevamiento de tanto características sociales
como neuroanatómicas de una muestra de 193 individuos adultos.
El estudio conlleva el diseño de procedimientos bayesianos para reducir la dimensi
ón, en el que detectamos conjuntos cuasi-independientes de medidas cerebrales que
co-varían fuertemente, y en consecuencia, no necesitan describirse de manera independiente.
Cada uno de estos conjuntos contiene todas las medidas de unas pocas
estructuras, lo cual nos permitió describirlos a través de variables latentes fácilmente
interpretables.
Posteriormente estimamos las relaciones entre variables latentes y socioambientales,
permitiendo que las variables latentes interactúen entre sí. El algoritmo de inferencia
es conservador, en el sentido que estima únicamente las relaciones signicativamente
distintas de cero. Encontramos que los efectos socioambientales más robusto involucran
al sexo, la altura y el número de embarazos
Agujeros negros regulares en teorías de gravedad de tipo Born-infeld
Get PDFEste trabajo se enfoca en estudiar soluciones de teorías de gravedad modicada
descriptas en términos de la torsión, en un contexto que se conoce como el esquema
teleparalelo. En particular, se trabajó con las teorías de Born-Infeld-f(T) y de Born-
Infeld determinantal, que son modelos inspirados en la electrodinámica no lineal de
Born-Infeld. Ambas teorías han tenido éxito a la hora de describir soluciones regulares
en modelos cosmológicos de Friedmann-Robertson-Walker. Además, en el esquema de
Born-Infeld-f(T) se obtuvo recientemente una solución regular que consiste en una
deformación de altas energías del agujero negro de Schwarzschild. Sin embargo, todavía
no existen soluciones de este tipo en la teoría determinantal.
En la primera parte del trabajo se describe la equivalencia que existe entre el teleparalelismo
y la Relatividad General y se denen las teorías modicadas en este nuevo
esquema. En la segunda, se comentan las soluciones regulares existentes tanto en la
cosmología como en el agujero negro. Finalmente, el último capítulo está dedicado a
presentar algunas soluciones de agujero negro halladas en la teoría determinantal. Si
bien no ha sido posible hasta el momento hallar una solución regular, varias de estas
soluciones presentan un comportamiento interesante, y algunas incluso reemplazan la
singularidad esencial presente en el espacio-tiempo de Schwarzschild por una singularidad
leve, constituyendo un avance en la obtención de una descripción menos patológica
de estos objetos
Caracterización de la transferencia de magnetización para detectar proteínas GFP con imágenes no invasivas de resonancia magnética nuclear
Get PDFLa identificación de biomarcadores específicos de tipos celulares o de enfermedades
es de gran importancia para el desarrollo de nuevas tecnologías médicas que permitan
su identificación de manera no invasiva. La proteína verde
fluorescente (GFP) es ampliamente
utilizada en sistemas biológicos ya que es una herramienta
flexible para su
expresión en tipos celulares precisos. Dicha proteína permite localizar de forma controlada
zonas de interés anatómicas y funcionales en tejidos a través de microscopía
óptica ex vivo. Sin embargo, su gran precisión es a costa de tener que ser observada a
través de técnicas invasivas que sacrifican al animal de estudio.
En esta tesis evaluamos la capacidad de detectar la GFP basándonos en sus propiedades
químicas y físicas, permitiéndonos observarla de forma no invasiva por imágenes por
resonancia magnética nuclear (MRI). Particularmente, implementamos y optimizamos
la técnica de MRI llamada imágenes por transferencia de magnetización (MTI) para
detectar la GFP en muestras in vitro y tejidos ex vivo. MTI es una técnica de MRI
diseñada para observar las macromoléculas presentes en los tejidos de forma no invasiva.
Tópicamente, las macromoléculas no pueden ser detectadas directamente mediante MRI
usual, a causa de los cortos tiempos de vida media de la señal de MRI. En cambio,
mediante MTI, es posible detectarlas indirectamente a través del medio líquido que
las rodea. En MRI convencional las diferencias en el brillo de las imágenes vienen
dadas, normalmente, por la cantidad de protones o por las diferencias en los tiempos
de relajación. En contraste a esto, en el caso de MTI, la señal adquirida refleja el
intercambio de protones entre las moléculas de agua y las macromoléculas.
En este trabajo exploramos cuáles son los parámetros óptimos que nos permiten maximizar
el contraste en MTI, inducido por la proteína GFP in vitro y ex vivo. Comparamos
estos efectos con los inducidos por la proteína llamada albúmina de suero
bovino (BSA). La albúmina es la principal proteína de la sangre y, a su vez, una de
las más abundantes en el ser humano. Esto nos permitiría predecir la factibilidad para
distinguir la señal inducida por la GFP de la inducida por otras macromoléculas que
se hallan intrínsecamente presentes en tejidos. Observamos que los efectos de la GFP,
reflejados en la señal, son significativamente mayores a los de la BSA. A partir de estos
resultados muy prometedores, evaluamos la potencialidad de la técnica implementada
para dos modelos ex vivo diferentes: cerebros de ratón inyectados con un virus que
induce la expresión de GFP en la región del giro dentado del hipocampo y peces cebra
con expresión de GFP en todo su cuerpo.
Mediante experimentos de MTI y microscopia óptica determinamos que los ensayos
realizados para detectar la proteína GFP en el giro dentado del hipocampo de cerebro
de ratón no fueron exitosos. Esto se debió a problemas en el sitio de inyección y los
reducidos niveles de expresión de la proteína GFP. Sin embargo, hemos podido determinar
condiciones y protocolos de trabajo para repetir estas experiencias en un futuro
cercano. Los ensayos con peces cebra transgénicos, los cuales expresan la proteína GFP
de manera ubicua, demostraron la factibilidad de la técnica para detectar de manera
estadísticamente significativa la proteína GFP. Estos ensayos nos permitieron estimar
las regiones de interés mínimas para las cuales se puede diferenciar la presencia de la
proteína GFP de animales control.
Los resultados de este trabajo, en conjunto, nos permitieron comprender la variabilidad
y capacidad intrínseca del método de detección. Esto es esencial para la planificación de
futuros experimentos en función de la pregunta a responder. Los resultados evidencian
que si bien es necesario aumentar la cantidad de muestras analizadas en el presente
trabajo, se puede concluir que la técnica de MTI puede ser de gran utilidad para la
detección de GFP en distintos modelos animales donde se registre una alta expresión
de la proteína GFP o donde se puedan analizar grandes volúmenes de tejido (mayores a
0.2 mm"3). En particular, esta técnica sería de gran utilidad para el estudio de modelos
animales de gran tamaño, como ser ratas y monos
Desarrollo de un obturador neutrónico para la realización de espectrometría por tiempo de vuelo en el reactor RA-6
Get PDFLa espectrometría por tiempo de vuelo es una técnica de mediciones nucleares que
permite discriminar las energías de un haz de neutrones proveniente de una fuente
pulsada. El Centro Atómico Bariloche contaba hasta el 2013 con un acelerador lineal
electrones LINAC, el cual permitió realizar diferentes experimentos mediante dicha
técnica. Desde su salida de servicio, Argentina no cuenta con una fuente pulsada de
neutrones para experimentos, por lo que los investigadores que la requieren deben
realizar sus experimentos fuera del país.
Por otra parte, el reactor RA-6 cuenta con diferentes conductos de irradiación, los
cuales permiten extraer la radiación proveniente del núcleo hacia el exterior del blindaje
biológico. Dichos conductos sostienen actualmente numerosas líneas de investigación,
mediante la instalación de diferentes dispositivos experimentales dentro de los conductos
a fin de generar haces de neutrones. En particular, uno de dichos conductos (el N°5)
no ha sido utilizado desde la inauguración del reactor, y ninguno de los dispositivos en
funcionamiento actualmente permite discriminar la energía de los neutrones.
El objetivo de este trabajo es generar pulsos de neutrones en el RA-6 mediante
el diseño, la construcción y la instalación de un colimador de neutrones dentro del
conducto de irradiación N°5 y un obturador neutrónico a continuación del mismo. En
el diseño de los componentes del dispositivo experimental se respetaron los requisitos y
recomendaciones establecidos en la documentación mandatoria nacional e internacional
respecto a la realización de experimentos o modificaciones en reactores experimentales,
y se analizaron los aspectos relacionados a la seguridad nuclear y radiológica.
La verificación de los parámetros de diseño y el modelado de sus componentes se
realizaron a partir de la construcción de prototipos experimentales y la simulación
del transporte de radiaciones, desde su nacimiento en el núcleo hasta los detectores,
mediante el uso de los códigos OpenMC y McStas. También se generaron nuevas herramientas
que permiten el acople entre los códigos computacionales y el muestreo de
partículas de fuente
Aplicación de técnicas nucleares para el estudio de la acumulación de zinc (zn) en el puyen chico (galaxias maculatus) en lagos andino-patagónicos impactados por actividad volcánica
Get PDFEl zinc (Zn) es un elemento metálico común en la corteza terrestre que actúa como componente estructural y tiene propiedades especifica indispensables para la vida de muchos organismos. Permite el crecimiento normal, desarrollo y reproducción en peces, sin embargo, en concentraciones elevadas puede llegar a ser toxico, causando numerosas afecciones sobre todo en las branquias. Dada su función en diversos procesos bioquímicos es regulado por estos, condicionando su bioacumulación y biomagnicación en la cadena troca. Los lagos andino-patagónicos se encuentran en la Zona Volcánica Sur de los Andes. En esta zona la actividad volcánica constituye una fuente natural importante de Zn a los ecosistemas acuáticos. El puyen chico, Galaxias maculatus, es un pequeño pez nativo de amplia distribución y abundancia en estos lagos y es un eslabón clave en la transferencia de nutrientes y metales pesados en las tramas trocas lacustres de Patagonia. El estudio de la acumulación de elementos traza en sus tejidos, asociado a variables ambientales y biológicas, es fundamental para lograr una mejor comprensión de los procesos involucrados en la acumulación y dinámica de elementos de origen volcánico en la Patagonia.
En este trabajo se analizo la acumulación de Zn en muestras de musculo, hígado, riñón, branquias y piel de puyen chico pertenecientes a 12 lagos dentro del Parque Nacional Nahuel Huapi. La concentración de Zn en las muestras se determino mediante la técnica de Análisis por Activación Neutrónica Instrumental utilizando el método paramétrico absoluto. Este estudio nos permitió evaluar si la variabilidad ambiental, ecológica y biológica pueden alterar la regulación del Zn en el puyen chico, así como el rol e importancia relativa de cada tejido en el proceso de bioacumulación de Zn.
Las concentraciones de Zn en los distintos tejidos no mostraron ningún patrón de variación entre lagos cercanos y alejados del Complejo Volcánico Puyehue Cordón Caulle, ni entre lagos someros y profundos, sugiriendo que el puyen chico tiene una alta capacidad para regular el Zn en distintas condiciones ambientales. Se determinaron los factores de bioacumulación en función de los sedimentos, los cuales siguieron el
orden: riñón > branquias > hígado > piel > musculo, con valores mayores a 1 en los tejidos de mayor metabolismo (riñón, branquias, hígado y piel) e igual a 1 en musculo.
Esto sugiere que el puyen tiene una alta capacidad para acumular Zn y por tanto transferirlo a niveles tríocos superiores. Los valores mas altos de Zn se obtuvieron en órganos metabólicamente activos (riñón, branquias e hígado). Este patrón refleja el rol de cada órgano en el metabolismo del Zn. Riñon y branquias, con los valores mas altos y dispersos, reflejan su contacto con el agua y su participación en la excreción del Zn.
Las concentraciones de Zn en el hígado son consistentes con su función como órgano de almacenamiento, distribución y detoxicación o biotransformación. La piel presento concentraciones de Zn en el orden de las registradas en el hígado. El puyen chico no posee escamas, por lo tanto su piel esta muy expuesta a la alta radiación solar en estos lagos de montaña de gran transparencia. Dado que el Zn interviene en la regulación de la pigmentación y se encuentra en las células pigmentarias, las concentraciones elevadas de Zn en la piel podrían estar evidenciando una defensa en contra de la alta radiación solar de los ambientes estudiados. Las menores concentraciones de Zn registradas en
el musculo sugieren que este tejido no es un sitio activo para la transformación y acumulación de metales. Estos valores se encuentran por debajo del límite establecido por SENASA y por encima de las concentraciones registradas en otras especies de peces en cuerpos de agua con distinto grado de contaminación. Los niveles de Zn en los órganos y tejidos del puyen chico se mantienen en rangos poco variables a lo largo de varios ambientes y condiciones. De manera general se sugiere que el puyen chico tiene una gran capacidad para regular las concentraciones de Zn en sus tejidos y órganos