Condi����es de contorno tipo albedo para c��lculos globais de reatores nucleares com o modelo de dois grupos de energia na formula����o de transporte SN em geometria bidimensional cartesiana

Os eventos de fiss��o nuclear, resultados da intera����o dos n��utrons com os n��cleos dos ��tomos do meio hospedeiro multiplicativo, n��o est��o presentes em algumas regi��es dos reatores nucleares, e.g., moderador, refletor, e meios estruturais. Nesses dom��nios espaciais n��o h�� gera����o de pot��ncia nuclear t��rmica e, al��m disso, comprometem a efici��ncia computacional dos c��lculos globais de reatores nucleares. Propomos nesta tese uma estrat��gia visando a aumentar a efici��ncia computacional dessas simula����es eliminando os c��lculos num��ricos expl��citos no interior das regi��es n��o-multiplicativas (baffle e refletor) em torno do n��cleo ativo. Apresentamos algumas modelagens e discutimos a efici��ncia da aplica����o dessas condi����es de contorno aproximadas tipo albedo para uma e duas regi��es n��omultiplicativas, na formula����o de ordenadas discretas (SN) para problemas de autovalor a dois grupos de energia em geometria bidimensional cartesiana. A denomina����o Albedo, palavra de origem latina para alvura, foi originalmente definida como a fra����o da luz incidente que �� refletida difusamente por uma superf��cie. Esta denomina����o latina permaneceu como o termo cient��fico usual em astronomia e, nesta tese, este conceito �� estendido para reflex��o de n��utrons. Estas condi����es de contorno tipo albedo SN n��o-convencional substituem aproximadamente as regi��es de baffle e refletor no em torno do n��cleo ativo do reator, desprezando os termos de fuga transversal no interior dessas regi��es. Se o problema, em particular, n��o possui termos de fuga transversal, i.e., trata-se de um problema unidimensional, ent��o as condi����es de contorno albedo, como propostas nesta tese, s��o exatas. Por efici��ncia computacional entende-se a an��lise da precis��o dos resultados num��ricos em compara����o com o tempo de execu����o computacional de cada simulação de um dado problema-modelo. Resultados num��ricos considerando dois problemas-modelo com de simetria s��o considerados para ilustrar esta an��lise de efici��ncia.

Estudo te��rico da contribui����o do espalhamento nuclear n��o el��stico na trajet��ria de pr��tons de energias entre 50 e 250 MeV em materiais de interesse em radiologia: aplica����o em tomografia com pr��tons

The goal of this work is to study the process of interaction of protons with matter through Monte Carlo simulation. For this purpose, it was employed the SRIM program (Stopping and Range of Ions in Matter ) and MCNPX (Monte Carlo N-Particle eXtended) v2.50. This work is going to support the development of a tomography system with protons. It was studied the interaction of proton with the follow materials: Polimethyl Mehacralate (PMMA), MS20 Tissue Substitute and water. This work employed energies in range of 50 MeV and 250 MeV, that is the range of clinical interest. The energy loss of proton after cross a material layer, the decreasing of its intensity, the angular and lateral de ection of incident beam, including and excluding nuclear interactions. This work is related with Medical Physics and Material Physics, like interaction of radiation with matter, particle transport phenomena, and the experimental methods in Nuclear Physics like simulation and computational by Monte Carlo method

An��lise espectral das equa����es de transporte de n��utrons na formula����o de ordenadas discretas em meios multiplicativos

�� presentada nesta disserta����o uma an��lise espectral das equa����es de transporte de n��utrons, independente do tempo, em geometria unidimensional e bidimensional, na formula����o de ordenadas discretas (SN), utilizando o modelo de uma velocidade e multigrupo, considerando meios onde ocorrem o fen��meno da fiss��o nuclear. Esta an��lise espectral constitui-se na resolu����o de problemas de autovalores e respectivos autovetores, e reproduz a express��o para a solu����o geral anal��tica local das equa����es SN (para geometria unidimensional) ou das equa����es nodais integradas transversalmente (geometria retangular bidimensional) dentro de cada regi��o homogeneizada do dom��nio espacial. Com a solu����o geral local determinada, métodos num��ricos, tais como os métodos de matriz de resposta SN, podem ser derivados. Os resultados num��ricos s��o gerados por programas de computadores implementados em MatLab, vers��o 2012, a fim de verificar a natureza dos autovalores e autovetores correspondentes no espa��o real ou complexo.

Física de partículas no ensino m��dio: uma an��lise de materiais para apoio did��tico

This work consisted in analysing five materials which mean respect to subjects related to Particle Physics, aiming to explore their potentialities for the use in the High School levels, particularly by physics teachers. On this perspective, we sought to describe the contents of each material and point out their potentialities as material of didactic support. They are: 1. The purpose of Secretaria da Educa����o do Estado de S��o Paulo, presented in the Teacher's Guide of the Program S��o Paulo faz escola; 2. The Game Sprace Game, elaborated by the European Organization for Nuclear Research (CERN); 3. The book O discreto charme das partículas elementares, written by the professor Maria Cristina Abdalla; 4. The video O discreto charme das partículas elementares, based on the book of Professor Maria Cristina Abdalla which was produced by TV Cultura in association with the Minist��rio da Educa����o e Cultura��� (MEC). The book Partículas elementares no ensino m��dio: uma abordagem a partir do LHC written by Wagner Franklin Balthazar and Alexandre Lopes de Oliveira, from the collection CBPF - T��picos de Física. The work was constructed on a qualitative perspective, that is, it did not attempt to quantify the help that each material could offer to Physics teaching. One sought to describe and analyse, from different theoretical frames, their potentialities for the use in the High School level. The results indicate that all the materials analysed can contribute to the Physics teaching, and beyond, as they own format and approches distinct from the subject, they can be used as a whole or in parts, together or separately, depending on the objectives to be reached and on the profile of the target public

Creaci��n de experiencias virtuales en física nuclear

El estudio de la radiactividad y su influencia en los seres vivos es un tema fundamental para la formaci��n de los alumnos de los grados en Biolog��a y Ciencias del Mar, y por lo tanto aparece incluido en el plan de estudios de la asignatura de Física de las dos carreras anteriormente mencionadas. A pesar de esto, dicha signatura no cuenta con ninguna pr��ctica de laboratorio en el tema de radiactividad. Esto es debido, principalmente, al alto coste de los equipos y a cuestiones de seguridad. Con el objetivo de solventar este problema en la formaci��n de los alumnos de Física hemos programado, usando el lenguaje JAVA, dos pr��cticas de laboratorio virtuales en el ��rea de radiactividad. En una de las experiencias, el alumno mide la evoluci��n de la actividad de una muestra radiactiva con el tiempo y a partir de esto podr�� obtener la vida media del is��topo radiactivo estudiado, calcular la cantidad de is��topo que queda en la muestra al transcurrir un cierto tiempo, o evaluar el tiempo necesario que debe de transcurrir para que quede un cierto porcentaje del material radiactivo inicial. En la otra experiencia la medici��n de la actividad y la masa de una muestra dada de carbono de origen biol��gico, permitir�� establecer la edad de la muestra usando el m��todo del 14C. En ambas pr��cticas el alumno utiliza el instrumental virtual tal y como si estuviera en un laboratorio real con el instrumental adecuado. La interactividad de la pr��ctica y la posibilidad de realizarla fuera de la universidad, a trav��s de internet, hacen de los experimentos virtuales dise��ados un excelente complemento a las pr��cticas tradicionales de laboratorio.

Modelagem computacional da estabiliza����o de sistemas subcr��ticos segundo o modelo unidimensional de difus��o de n��utrons monoenerg��ticos

Um m��todo num��rico espectronodal (END) livre de erros de truncamento espacial �� desenvolvido para problemas unidimensionais de difus��o de n��utrons monoenerg��ticos em duas vers��es. Na vers��o de problemas de autovalor, o m��todo gera solu����es num��ricas para o perfil do fluxo escalar e para o fator de multiplica����o efetivo (k), que coincidem com a solu����o anal��tica dominante, afora os erros da aritm��tica finita computacional. Na vers��o de fonte fxa, o m��todo tamb��m gera solu����es num��ricas anal��ticas para o problema de fonte fixa correspondente, onde a fonte de fiss��o, com depend��ncia espacial, �� obtida analiticamente, a partir da reconstru����o espacial do fluxo escalar gerado pelo m��todo END para problemas de autovalor. Alguns experimentos num��ricos s��o apresentados para dois problemas modelos a fim de ilustrar a precis��o do m��todo.

Métodos de simulação para ciclos de Rankine

O presente trabalho �� dedicado ao estudo de métodos de simulação para ciclos de Rankine. O trabalho �� iniciado com a modelagem de um ciclo de Rankine simples e segue evoluindo para configura����es mais complexas tal como o ciclo de Rankine com reaquecimento e regenera����o. S��o adotadas as considera����es mais convencionais da pr��tica de projeto de centrais termel��tricas cujos sistema t��rmicos baseiam-se no ciclo de Rankine, incluindo-se queda de press��o em tubula����es do circuito al��m de outras perdas. Em seguida, s��o estabelecidas as express��es matem��ticas que possibilitam a determina����o das propriedades termodin��micas da ��gua em seus mais diversos estados ao longo do ciclo. Por ��ltimo, s��o desenvolvidos métodos de simulação, chamados neste trabalho de Substitui����o Sucessiva e Bloco ��nico, que caracterizam-se pela resolu����o simult��nea do conjunto de equa����es alg��bricas dos ciclos elaborados. As simula����es s��o efetuadas atrav��s de programas escritos na linguagem Fortran. Os métodos de simulação s��o aplicados para a obten����o dos resultados considerados mais importantes na an��lise de sistemas t��rmicos de pot��ncia, tais como rendimento t��rmico do ciclo, t��tulo na sa��da da turbina, vaz��es m��ssicas pelo sistema, pot��ncia nas bombas e calor trocado no gerador de vapor e no condensador Na maioria das simula����es, estes resultados apresentam-se como fun����es da: (1) pot��ncia el��trica requerida, efici��ncia isentr��pica e press��es na turbina; (2) efici��ncia t��rmica, press��o e temperatura no gerador de vapor; (3) press��o e grau de subresfriamento do l��quido saturado no condensador e (4) efici��ncia isentr��pica das bombas. S��o obtidos os mesmos resultados para os métodos de simulação utilizados. O m��todo da Substitui����o Sucessiva apresentou menor tempo computacional, principalmente para configura����es de ciclo mais complexas. Uma aplica����o alternativa do m��todo de Bloco ��nico demonstrou ser inconveniente para ciclos de configura����es mais complexas devido ao elevado tempo computacional, quando todas as equa����es de c��lculo das propriedades termodin��micas s��o inclu��das no sistema de equa����es a ser resolvido. Melhores rendimentos t��rmicos e t��tulo na sa��da da turbina foram obtidos para configura����es de ciclo de Rankine com reaquecimento e regenera����o.

Simulação da propaga����o de poluentes no canal do Jacu�� e no Rio dos Sinos

No trabalho proposto �� apresentado um m��todo anal��tico para a obten����o da solu����o da equa����o advectivo-difusiva que rege a propaga����o de poluentes em corpos h��dricos. Este m��todo utiliza transforma����es conformes para efetuar o mapeamento de um corpo h��drico com geometria arbitr��ria em um semi-plano, fornecendo uma solu����o em forma fechada expressa em termos da fun����o corrente e do potencial velocidade.

Despertando responsabilidade social no ensino m��dio por meio de tem��ticas associadas �� física nuclear

Many discussions about the role of the school are on the agenda, in an increasingly complex society. Sociologists, educators, anthropologists, researchers of different areas seek that role. The objective of this dissertation is to contribute what we can consider the central role for the physics teaching, citizenship training. We have elaborated a didactic proposal to increase the interest of high school students on issues of social relevance and, throughout it, to promote the formation of attitudes of social responsibility, enhancing the formation of a more politically and socially active citizen. For the preparation of the proposal, studies were made on education for citizenship and on attitudes change, using as its main theoretical foundation the researches on the Science, Technology and Society curricular emphasis. The teaching of Nuclear Physics was integrated to our proposal, due to its pedagogical potential for the discussion of social, political and economic subjects related to scientific concepts and associated technologies. The educational proposal we have produced was applied on a high school class of a private school at Natal-RN. It was composed from the controversial issue involving the installation of nuclear power plants in Brazilian northeast. The methodology of role playing, in which students assumed social roles and produced specific subsidies for a public hearing and a later referendum, both simulated. In the analysis of the implementation of the proposal, we highlighted the difficulties but also the possibilities and the relevance of exercising skills such as reasoning, finding information, and arguing about of social problems. The results of the research showed the possibility of meaningful learning on Nuclear Physics contents, through this social, political, economic, scientific and technological contextualization using a controversial and real issue together with mechanisms that trigger for greater popular participation, as public hearing. It has also been identified changes in attitude by some students about issues related to Nuclear Physics. We hope, through this dissertation, to contribute to the formation of future citizens as well as to the initiative of teachers-researchers with pedagogical aims similar to those in the present work

Física de sabores e modelos multi-Higgs

Coordena����o de Aperfei��oamento de Pessoal de N��vel Superior (CAPES)

Cen��rio de emiss��o cont��nua de partículas em colis��es nucleares relativ��sticas

P��s-gradua����o em Física - IFT

Quantiza����o de partículas com spin

P��s-gradua����o em Física - IFT

Study and development of UV photodetectors envisaging COMPASS RICH-1 upgrade and applications

COMPASS is an experiment at CERN���s SPS whose goal is to study hadron structure and spectroscopy. The experiment includes a wide acceptance RICH detector, operating since 2001 and subject to a major upgrade of the central region of its photodetectors in 2006. The remaining 75% of the photodetection area are still using MWPCs from the original design, who suffer from limitations in gain due to aging of the photocathodes from ion bombardment and due to ion-induced instabilities. Besides the mentioned limitations, the increased luminosity conditions expected for the upcoming years of the experiment make an upgrade to the remaining detectors pertinent. This upgrade should be accomplished in 2016, using hybrid detectors composed of ThGEMs and MICROMEGAS. This work presents the study, development and characterization of gaseous photon detectors envisaging the foreseen upgrade, and the progress in production and evaluation techniques necessary to reach increasingly larger area detectors with the performances required. It includes reports on the studies performed under particle beam environment of such detectors. MPGD structures can also be used in a variety of other applications, of which nuclear medical imaging is a notorious example. This work includes, additionally, the initial steps in simulating, assembling and characterizing a prototype of a gaseous detector for application as a Compton Camera.