Bariloche Atomic Centre
Repositorio Institucional del Centro Atomico Bariloche y el Instituto BalseiroNot a member yet
946 research outputs found
Sort by
Potenciales extracelulares como descriptores del comportamiento en el lóbulo temporal.
Get PDFEl potencial eléctrico del medio extracelular que rodea a las neuronas del sistema nervioso
fluctua constantemente. Estas oscilaciones resultan de sumar las perturbaciones
producidas por los potenciales de acción y los potenciales sin apáticos de las neuronas
ubicadas en un entorno del electrodo de medición, y su amplitud es tanto mas grande
cuanto mayor sea la sincronización entre neuronas. Se han identificado diversos ritmos
colectivos cuyas características están correlacionadas con variables comportamentales.
Por ejemplo, se sabe que en roedores, el ritmo theta (6-12 Hz) coordina los cómputos
involucrados en orientación y navegación en el espacio. En humanos, el ritmo beta
(16-31 Hz) crece durante el procesamiento consciente de la información. Sin embargo,
hasta el momento se desconoce el papel que juegan los ritmos lentos en este tipo de
tareas, aun cuando la amplitud de las oscilaciones lentas es comparable a la de otras
bandas de frecuencia. En esta tesis, analizamos la relevancia de las oscilaciones lentas
en tareas de navegación espacial en roedores, y en procesamiento de información en
pacientes epilépticos humanos. En ambos casos, estudiamos los registros obtenidos por
nuestros colaboradores con electrodos que fueron implantados con fines académicos (en
el caso de roedores) o médicos (en seres humanos). En el caso de roedores, observamos
que tanto la amplitud de las ondas lentas como su grado de acoplamiento con otras
bandas de frecuencia están modulados por aspectos cinemáticos de la trayectoria recorrida
por el animal, tales como la velocidad o la aceleración. Observamos también que
los ritmos lentos organizan los disparos de neuronas individuales en el lóbulo temporal,
de forma que la información cinemática codificada por dichas neuronas depende de la
fase del ritmo en la cual se ubican los potenciales de acción. En el caso de los pacientes
epilépticos, encontramos que las oscilaciones lentas fluctúan marcadamente tanto dentro
como fuera de las crisis, dificultando la detección automática de los períodos ictales,
y el grado de pérdida de conciencia. Proponemos un mecanismo de normalización que
permite neutralizar estas fluctuaciones, y en consecuencia, detectar las crisis con un
algoritmo sencillo, factible de ser implementado online. Analizando la señal normalizada,
es posible identificar un rasgo siológico asociado a las crisis que conllevan un alto
grado de perdida de conciencia: el cambio en la distribución de probabilidad asociada
a la potencia en diferentes bandas, unas pocas decenas de milisegundos después del
inicio de la crisis. Concluimos por ende que, a diferencia de lo que se creía hasta el
momento, un adecuado procesamiento de las componentes lentas del potencial extracelular
permite una mejor interpretación del procesamiento de información en roedores
y en humanos
Análisis de la producción de radioisótopos alternativos para el uso medicinal en el reactor RA-10.
Get PDFEn el presente trabajo se analizo la capacidad del reactor RA-10 para generar radioisótopos alternativos de uso medicinal, entendiéndose como tal aquellos que se encuentran en investigación para su aplicación en la medicina. Los mismos se caracterizan,
en su mayoría, por su uso dual, es decir, pueden ser utilizados tanto para diagnostico
como para terapia.
Para realizar este estudio se utilizaron los códigos de calculo FISPACT-II y TRIPOLI4- 8.1, provistos por el organismo internacional NEA Data Bank. El primero se utilizo para analizar la evolución de la actividad específicca generada en las distintas posiciones
de irradiación del RA-10 y, a partir de esa información, obtener un tiempo optimo de irradiación para cada isotopo analizado, tomando como criterio el alcance de una máxima actividad específica.
Se analizo también el efecto de utilizar blancos enriquecidos, calculando la actividad residual y la actividad de interés que generan al encontrarse en este estado o utilizando la abundancia natural de cada isotopo que se encuentra presente en el mismo, pudiendo
obtener así el crecimiento porcentual de la actividad de interés y la disminución porcentual de la actividad residual al utilizar el blanco de irradiación de estas dos formas distintas.
Por ultimo, a través de TRIPOLI4-8.1, se realizo el modelo geométrico de la posición ORI3 para hacer un análisis de radio optimo del blanco de irradiación, el cual posee geometría cilíndrica, en función del autoapantallamiento propio del mismo. Ademas, se analizo el efecto de apantallamiento al colocar varios de estos blancos de irradiación dentro de las capsulas del dispositivo. De esta manera, al optimizar estos parámetros, se estima la actividad generada para esos radioisótopos en esa posición
Implementación de una línea de cálculo basada en el código TRIPOLI a problemas de blindaje del reactor RA-10.
Get PDFEl presente trabajo se basa en la implementación de una línea de cálculo de radiaciones en blindajes del Reactor RA-10 utilizando el código de Monte Carlo TRIPOLI.
Se realizó un estudio de factibilidad del uso del código TRIPOLI para la ingeniería de blindajes, estudiando casos benchmark así como también las diversas bondades del código. Entre estas, su capacidad de correr en clusters de cálculo, la herramienta INIPOND que permite implementar automáticamente un esquema de reducción de varianza y la opción external source que permite al usuario programar fuentes de radiación totalmente generales en el lenguaje C. Sobre esta última se centró la mayor parte del trabajo, logrando desarrollar un programa que automatiza la generación de fuentes de neutrones y de fotones a partir de archivos de trazas provenientes de simulaciones previas de Monte Carlo.
Como caso de aplicación de esta línea de cálculo, se estudió a nivel conceptual el blindaje de una de las facilidades experimentales en la cara del reactor. Para ello, se utilizó el código desarrollado para trasladar la fuente hasta la cara del reactor, permitiendo el cálculo de blindaje con buena estadística en posiciones lejanas al núcleo.
Se obtuvieron mapas y perfiles de tasa de dosis, así como también una caracterización completa del espacio de fases de las radiaciones provistas por el haz GT-3 del reactor
Diseño de blindajes y protección radiológica de un reactor de fusión tipo MIT ARC.
Get PDFEl ARC (asequible, robusto, compacto) es un diseño conceptual de una planta piloto de fusión de 525MW de potencia de fusión. El ARC propone varias soluciones novedosas, como el uso de superconductores de alta temperatura, espiras desmontables y un blanket liquido reproductor de tritio de FLiBe. Se presenta el diseño conceptual del blindaje de las espiras toroidales, así como el blindaje biológico. Se analizan la activación y el calor de decaimiento de distintos componentes luego de 10 años a plena potencia. Para esto se desarrollo un modelo simplificado del reactor y se lo analizo con el código computacional MCNP. Se analiza la importancia del enriquecimiento de Li-6 en el blanket de FLibe y de las paredes de tungsteno y berilio en el valor de la tasa de generación de tritio. Se identifican los componentes principales del circuito primario de refrigeración considerando un ciclo rankine de dos lazos independientes.
Empleando el código de calculo de blindajes MicroShield se proponen los blindajes de las componentes del primario
Segmentación de núcleos celulares en imágenes histopalógicas mediante aprendizaje profundo.
Get PDFEl cáncer es una de las enfermedades mas frecuentes y graves que causa una de las mayores muertes al año. El diagnostico precoz y la discriminación de esta enfermedad son clínicamente importantes. Por otro lado, el análisis de imágenes y diagnostico asistido
por computadora se han vuelto cada vez mas accesibles para los especialistas, con los que les permiten realizar diagnósticos de manera mas eciente. Pero, en muchos métodos computacionales, la parte del proceso que conlleva la detección, segmentación y clasificación de células en imágenes histopatológicas sigue siendo un problema principal.
Dado que la detección celular y la segmentación son críticas para los diagnósticos del cáncer, en respuesta, en este trabajo se tuvo como objetivo proveer el soporte tecnológico para los especialistas que les permita coadyuvar a la detección y clasificación del cáncer. El mismo se realizo mediante un enfoque de segmentación celular útil de imágenes histopatológicas haciendo uso de técnicas de aprendizaje profundo prominentes como las redes neuronales convolucionales.
Los resultados revelaron que, para un tratamiento de imágenes adecuado y una arquitectura de red neuronal convolucional apropiada, los algoritmos de aprendizaje profundo se desempeñaron mejor que los métodos convencionales en la segmentación celular llegando a obtener resultados con una precisión, a través del índice de Dice, de 88,2 %. Además, el método propuesto del presente trabajo resulto tener un mejor desempeño que los presentados por la bibliografía y por publicaciones que han hecho
uso de dichas técnicas de aprendizaje profundo empleando enfoques similares al nuestro
Inestabilidades magnetohidrodinámicas y relajación en tokamaks esféricos con columnas central de plasma.
Get PDFLos tokamaks esféricos (STs, por sus siglas en inglés) presentan muchas ventajas para ser utilizados como un reactor de fusión. Una mejora adicional sugiere reemplazar el conductor central por una columna de plasma (PCC). En este caso, se pueden utilizar electrodos para generar una corriente a través del PCC y producir el campo magnético toroidal. Más aun, la inyección de helicidad magnética (HI) por el PCC puede ser usada para formar y sostener la configuración mediante la relajación magnética.
Se estudiaron los equilibrios, la estabilidad y la dinámica de los tokamaks esféricos con una columna central de plasma (ST-PCC) y/o un cañón coaxial (ST-PCC-CG/STCG) en reemplazo del conductor central. Inicialmente, se resolvió de manera numérica la ecuación de Grad-Shafranov para calcular los equilibrios MHD ideales con cero y diferentes distribuciones de flujos magnéticos externos. Se han considerado casos con estados relajados, λ (λ = J • B=B"2) uniforme, y no relajados, λ no uniforme. Los resultados mostraron la posibilidad de producir configuraciones magnéticas interesantes, con elevada amplificación de flujo poloidal y factor de seguridad (q) similar al alcanzado en un tokamak. La estabilidad de este equilibrio fue estudiada calculando su contenido de energía magnética y mediante la realización de simulaciones no lineales, MHD resistivas. En las simulaciones dependiente del tiempo, los equilibrios fueron usados como condiciones iniciales y perturbados con los modos correspondientes al \tilt" y al\kink". La información obtenida de los cálculos numéricos y analíticos fue utilizada para producir mapas de estabilidad y así mostrar regiones de operación estable como función de la elongación, los flujos magnéticos externos, la distribución de corriente y el factor de amplicación.
Ademas, se ha demostrado la formación y el sostenimiento de conguraciones STPCC
con una elevada corriente toroidal y perles de q de relevancia mediante la inyección de helicidad (HI). En el régimen de sostenimiento se observaron elevados niveles de fluctuaciones, producidos por una inestabilidad de kink localizada en el PCC, con incrementos abruptos en la amplitud de los modos no asimétricos. También se estudio el dínamo producido por las fluctuaciones y la amplificación de flujo que este produce.
Adicionalmente, se han observado procesos de reconexión magnética y su contribución a la redistribución de la energía. Finalmente, cuando se detuvo la inyección de helicidad las fluctuaciones decayeron, permitiendo la aparición de superficies magnéticas cerradas. De esto surge la posibilidad de utilizar HI para formar ST-PCC junto con una combinación de forzado auxiliar de corriente (haces neutros y/o radiofrecuencias (RF)) con una elevada corriente de \bootstrap" para sostener una configuración libre de fluctuaciones
Diseño y optimización de dispositivos de irradiación para la producción de nuevos radioiosópotos en gran escala.
Get PDFLa medicina nuclear usa radiación para obtener información del funcionamiento de determinados órganos y/o para tratar enfermedades (radioterapia interna). El diagnostico constituye el 90% de los procedimientos de medicina nuclear, siendo el 99m"Tc el radioisótopo usado en el 80% de los procedimientos médicos. En cambio, el uso de radioisótopos para terapia no está muy extendido y tiene muchas oportunidades de crecimiento.
A partir de lo mencionado fue que nació la motivación de este trabajo, el cual consistió en la realización de simulaciones de irradiación de un material blanco en un reactor para la obtención de radioisótopos con gran potencial para ser utilizados en radioterapia interna,
y la posterior optimización del proceso.
Para la selección de los radioisótopos a analizar, se realizó un relevamiento de la literatura científica existente para conocer el estado actual de los distintos radioisótopos, y poder elegir aquellos que tengan mayor potencial y que estén en etapas avanzadas de ensayos,
con resultados alentadores.
Asimismo, se investigaron los requerimientos médicos y técnicos que traen aparejados cada radioisótopo seleccionado. Tales como actividad específica, límites de contaminación, límite para la actividad residual, límites de dosis gamma y de neutrones rápidos, entre
otros.
Posteriormente, se desarrolló el diseño del dispositivo de irradiación para la producción en gran escala de los radioisótopos elegidos. Para las simulaciones de irradiación del material blanco se utilizó la herramienta de cálculo Monte Carlo, en donde el dispositivo de
irradiación se posicionó en la zona de reflector de un modelo simplificado del reactor OPAL.
Se analizarán diversas geometrías y posiciones de irradiación con el fin de maximizar la producción de los mismos
Fabricación y caracterización estructural y electrónica de interfaces basadas en óxidos multifuncionales.
Get PDFSe fabricaron y caracterizaron junturas túnel verticales con superconductores de alta temperatura crítica (T_c), utilizando electrodos de GdBa_2Cu_3O_7-δ (GBCO) de 16 nm de espesor y barreras aislantes de SrTiO_3 (STO) y BaTiO_3 (BTO) entre 1 y 4 nm. Estas fueron crecidas mediante la técnica de pulverización catódica DC y RF en sustratos de SrTiO3 (001). Mediante pasos sucesivos de litografía óptica se crearon junturas con áreas de 100, 400, y 900 µm2. Se analizaron las características de las curvas corriente – voltaje (IV) a temperatura ambiente, y el efecto Josephson a bajas temperaturas. Se optimizaron las propiedades morfológicas y superconductoras del electrodo inferior de GBCO. Se encontró que para un espesor de GBCO de 16 nm se obtienen rugosidades medias (RMS) menores que 1 nm y la transición superconductora permanece cercana a la temperatura del nitrógeno líquido (77 K). Se observó una reducción en la formación de defectos 3D cuando el electrodo es crecido sobre una capa de sacrificio de STO de 2 nm. Se estudiaron además las propiedades de las barreras aislantes crecidas sobre GBCO. Mediante microscopía de fuerza atómica conductora encontramos que la conductividad es inhomogénea y se reduce sistemáticamente al aumentar el espesor de la barrera. Los resultados se analizaron considerando efecto túnel como mecanismo de transporte. Los defectos en el electrodo GBCO comienzan a cubrirse al aumentar el espesor de la barrera. Se verificó la ferroelectricidad mediante la respuesta piezoeléctrica (PFM) para una bicapa con 4 nm de BTO. La Tc del GBCO en bicapas se suprime sistemáticamente al aumentar el espesor del aislante. Se analizaron las propiedades de transporte eléctrico en tricapas mediante el estudio de curvas IV a temperatura ambiente. Se estudiaron sistemas simétricos (GBCO/aislante/GBCO) y asimétricos (GBCO/aislante/Nb). Las curvas IV asimétricas con polarización positiva y negativa pueden obtenerse utilizando electrodos con diferentes funciones trabajo. Se obtienen curvas IV con histéresis para barreras de BTO que pueden ser asociadas a migraciones de vacancias de oxígeno. Para las tricapas de GBCO/BTO/GBCO, las curvas IV corresponden a lo esperado en las interfaces asimétricas, lo que indica que el desorden afecta de manera diferente las propiedades en la interfaz inferior (GBCO/aislante) y superior. Finalmente, los resultados de transporte eléctrico en tricapas a bajas temperaturas muestran acoplamiento Josephson para las barreras de STO y BTO ambas de 1 nm y 2 nm (con Tc ≈ 76 K) y no se observa en junturas con barreras de 3 nm y 4 nm (Tc ≈ 41 K). Para barreras de STO de 1 y 2 nm el producto IcRn (Rn: resistencia en estado normal e Ic: corriente crítica) a 12 K es ≈ 4.3 mV y 8.5 mV. Para barreras de BTO de 1 y 2 nm el producto IcRn es 1.53 mV y 7.2 mV. Las junturas exhiben patrones de modulación tipo Fraunhofer en los que la Ic no se suprime completamente con el campo magnético. Esto podría atribuirse a que la conductividad no es homogénea debido a zonas mal cubiertas por la barrera. En las JJ no se observaron efectos asociados a la ferroelectricidad
Aplicación de materiales con memoria de forma a sistemas bioinspirados.
Get PDFEl objetivo de este trabajo es analizar el diseño y posible construcción de una prótesis de mano aprovechando las ventajas de los actuadores con memoria de forma. En el manuscrito se presentan diferentes opciones comerciales de la actualidad, así como dispositivos propuestos que hacen uso de materiales con memoria de forma. Se presenta el proceso de diseño inspirado en trabajos previos e incorporando consideraciones y criterios de funcionamiento seguro formulados a partir de los ensayos experimentales realizados sobre las cintas de Ni-Ti. Se presentan también los ensayos mecánicos realizados para la caracterización del comportamiento del material utilizado en los actuadores. En dichos ensayos se estabilizaron las propiedades del material mediante el “entrenamiento” de los mismos, se analizó la capacidad de carga del actuador en función de su temperatura y se definieron los rangos de trabajo para garantizar el funcionamiento seguro de las cintas. Basados en los diseños y en la caracterización de los materiales se fabricaron prototipos utilizando impresión 3D de plásticos. De los prototipos construidos se destacan dos, que fueron implementados bajo ideas de diseño diferentes. Se realizó en el segundo modelo una caracterización de las posiciones que adoptaba en función de la potencia eléctrica entregada a los actuadores. Se finalizó la fabricación de un tercer modelo cuya caracterización queda como trabajo futuro
Fluctuaciones cuánticas de la energía del vacío y sus efectos en la expansión del universo
Get PDFEn esta tesis discutimos los efectos de las fluctuaciones del tensor de energía-momento, alrededor de su valor medio, en la expansión acelerada del universo. Primero analizamos la formulación del problema de la constante cosmológica (PCC) en el contexto de gravedad semiclásica, poniendo particular atención a la dependencia de los resultados con la metodología de regularización.
Remarcamos también las similitudes/diferencias que aparecen al calcular la energía de punto cero de los campos cuánticos, en el espacio-tiempo de Minkowski o en el de De Sitter, de una forma autoconsistente. Luego, para entender el rol del ruido en el PCC, estudiamos un modelo de juguete de una partícula Browniana acoplada a un entorno (la partícula Browniana emula el factor de escala del universo y el entorno emula los campos cuánticos). Cuando el ruido es multiplicativo, la partícula Browniana satisface la ecuación de un oscilador armónico con frecuencia estocástica. El oscilador puede ser el usual o uno invertido, dependiendo de los parámetros elegidos.
Mostramos que, tomando parámetros correspondientes a un oscilador invertido y bajo las condiciones adecuadas, el ruido puede estabilizar el oscilador a través de un mecanismo similar a la estabilización del péndulo de Kapitza. Finalmente, analizamos críticamente trabajos recientes donde se afirma que las fluctuaciones del tensor de energía-momento de los campos cuánticos, alrededor de su valor medio, pueden resolver el PCC. Trabajando en el contexto de gravedad estocástica, y usando resultados del modelo de juguete para osciladores con frecuencia estocástica, discutimos condiciones bajo las cuales uno podría resolver el PCC, y su dependencia con el método de regularización