Hardware reconfigurável para identificação de radionuclídeos utilizando o método de agrupamento subtrativo.

Fontes radioativas possuem radionuclídeos. Um radionuclídeo é um átomo com um núcleo instável, ou seja, um núcleo caracterizado pelo excesso de energia que está disponível para ser emitida. Neste processo, o radionuclídeo sofre o decaimento radioativo e emite raios gama e partículas subatômicas, constituindo-se na radiação ionizante. Então, a radioatividade é a emissão espontânea de energia a partir de átomos instáveis. A identificação correta de radionuclídeos pode ser crucial para o planejamento de medidas de proteção, especialmente em situações de emergência, definindo o tipo de fonte de radiação e seu perigo radiológico. Esta dissertação apresenta a aplicação do método de agrupamento subtrativo, implementada em hardware, para um sistema de identificação de elementos radioativos com uma resposta rápida e eficiente. Quando implementados em software, os algoritmos de agrupamento consumem muito tempo de processamento. Assim, uma implementação dedicada para hardware reconfigurável é uma boa opção em sistemas embarcados, que requerem execução em tempo real, bem como baixo consumo de energia. A arquitetura proposta para o hardware de cálculo do agrupamento subtrativo é escalável, permitindo a inclusão de mais unidades de agrupamento subtrativo para operarem em paralelo. Isso proporciona maior flexibilidade para acelerar o processo de acordo com as restrições de tempo e de área. Os resultados mostram que o centro do agrupamento pode ser identificado com uma boa eficiência. A identificação desses pontos pode classificar os elementos radioativos presentes em uma amostra. Utilizando este hardware foi possível identificar mais do que um centro de agrupamento, o que permite reconhecer mais de um radionuclídeo em fontes radioativas. Estes resultados revelam que o hardware proposto pode ser usado para desenvolver um sistema portátil para identificação radionuclídeos.

Radioactive sources include radionuclides. A radionuclide is an atom with an unstable nucleus, i.e. a nucleus characterized by excess of energy, which is available to be imparted. In this process, the radionuclide undergoes radioactive decay and emits gamma rays and subatomic particles, constituting the ionizing radiation. So, radioactivity is the spontaneous emission of energy from unstable atoms. Correct radionuclide identification can be crucial to planning protective measures, especially in emergency situations, by defining the type of radiation source and its radiological hazard. This project introduces the application of subtractive clustering method, in a hardware implemnetation, for an identification system of radioactive elements that allows a rapid and efficient identification. In software implementations, clustering algorithms, usually, are demanding in terms of processing time. Thus, a custom implementation on reconfigurable hardware is a viable choice in embedded systems, so as to achieve real-time execution as well as low power consumption. The proposed architecture for the hardware of subtractive clustering is scalable, allowing for the inclusion of more of subtractive clustering unit that operate in parallel. This provides greater flexibility to accelerate the hardware with respect to the time and area requirements. The results show that the expected cluster center can be identified with efficiently. The identification of these points can classify the radioactive elements present in a sample. Using the designed hardware, it is possible to identify more than one cluster center, which would lead to the recognition of more than one radionuclide in radioactive sources. These results reveal that the proposed hardware to subtractive cluster can be used to design a portable system for radionuclides identification.