Desenvolvimento de um método espectronodal livre de erros de truncamento espacial para problemas adjuntos de transporte de partículas neutras monoenergéticas na formulação de ordenadas discretas em geometria unidimensional

Um método numérico nodal livre de erros de truncamento espacial é desenvolvido para problemas adjuntos de transporte de partículas neutras monoenergéticas em geometria unidimensional com fonte fixa na formulação de ordenadas discretas (SN). As incógnitas no método são os fluxos angulares adjuntos médios nos nodos e os fluxos angulares adjuntos nas fronteiras dos nodos, e os valores numéricos gerados para essas quantidades são os obtidos a partir da solução analítica das equações SN adjuntas. O método é fundamentado no uso da convencional equação adjunta SN discretizada de balanço espacial, que é válida para cada nodo de discretização espacial e para cada direção discreta da quadratura angular, e de uma equação auxiliar adjunta não convencional, que contém uma função de Green para os fluxos angulares adjuntos médios nos nodos em termos dos fluxos angulares adjuntos emergentes das fronteiras dos nodos e da fonte adjunta interior. Resultados numéricos são fornecidos para ilustrarem a precisão do método proposto.

Simulações de problemas inversos com aplicações em engenharia nuclear usando técnicas de transporte de partículas neutras monoenergéticas na formulação unidimensional de ordenadas discretas

Neste trabalho, três técnicas para resolver numericamente problemas inversos de transporte de partículas neutras a uma velocidade para aplicações em engenharia nuclear são desenvolvidas. É fato conhecido que problemas diretos estacionários e monoenergéticos de transporte são caracterizados por estimar o fluxo de partículas como uma função-distribuição das variáveis independentes de espaço e de direção de movimento, quando os parâmetros materiais (seções de choque macroscópicas), a geometria, e o fluxo incidente nos contornos do domínio (condições de contorno), bem como a distribuição de fonte interior são conhecidos. Por outro lado, problemas inversos, neste trabalho, buscam estimativas para o fluxo incidente no contorno, ou a fonte interior, ou frações vazio em barras homogêneas. O modelo matemático usado tanto para os problemas diretos como para os problemas inversos é a equação de transporte independente do tempo, a uma velocidade, em geometria unidimensional e com o espalhamento linearmente anisotrópico na formulação de ordenadas discretas (SN). Nos problemas inversos de valor de contorno, dado o fluxo emergente em um extremo da barra, medido por um detector de nêutrons, por exemplo, buscamos uma estimativa precisa para o fluxo incidente no extremo oposto. Por outro lado, nos problemas inversos SN de fonte interior, buscamos uma estimativa precisa para a fonte armazenada no interior do domínio para fins de blindagem, sendo dado o fluxo emergente no contorno da barra. Além disso, nos problemas inversos SN de fração de vazio, dado o fluxo emergente em uma fronteira da barra devido ao fluxo incidente prescrito no extremo oposto, procuramos por uma estimativa precisa da fração de vazio no interior da barra, no contexto de ensaios não-destrutivos para aplicações na indústria. O código computacional desenvolvido neste trabalho apresenta o método espectronodal de malha grossa spectral Greens function (SGF) para os problemas diretos SN em geometria unidimensional para gerar soluções numéricas precisas para os três problemas inversos SN descritos acima. Para os problemas inversos SN de valor de contorno e de fonte interior, usamos a propriedade da proporcionalidade da fuga de partículas; ademais, para os problemas inversos SN de fração de vazio, oferecemos a técnica a qual nos referimos como o método físico da bissecção. Apresentamos resultados numéricos para ilustrar a precisão das três técnicas, conforme descrito nesta tese.

Métodos espectronodais para cálculos de transporte de partículas neutras com fonte fixa na formulação de ordenadas discretas e multigrupo de energia

Um método espectronodal é desenvolvido para problemas de transporte de partículas neutras de fonte fixa, multigrupo de energia em geometria cartesiana na formulação de ordenadas discretas (SN). Para geometria unidimensional o método espectronodal multigrupo denomina-se método spectral Greens function (SGF) com o esquema de inversão nodal (NBI) que converge solução numérica para problemas SN multigrupo em geometria unidimensional, que são completamente livre de erros de truncamento espacial para ordem L de anisotropia de espalhamento desde que L < N. Para geometria X; Y o método espectronodal multigrupo baseia-se em integrações transversais das equações SN no interior dos nodos de discretização espacial, separadamente nas direções coordenadas x e y. Já que os termos de fuga transversal são aproximados por constantes, o método nodal resultante denomina-se SGF-constant nodal (SGF-CN), que é aplicado a problemas SN multigrupo de fonte fixa em geometria X; Y com espalhamento isotrópico. Resultados numéricos são apresentados para ilustrar a eficiência dos códigos SGF e SGF-CN e a precisão das soluções numéricas convergidas em cálculos de malha grossa.

Um problema de interferências quânticas: segregação de impurezas em sistemas metálicos nanoestruturados

Neste trabalho estudamos o problema da segregação de impurezas substitucionais em sistemas nanoestruturados metálicos formados pela justaposição de camadas (multicamadas). Utilizamos o modelo de ligações fortes (tight-binding) com um orbital por sítio para calcular a estrutura eletrônica desses sistemas, considerando a rede cristalina cubica simples em duas direções de crescimento: (001) e (011). Devido à perda de simetria do sistema, escrevemos o hamiltoniano em termos de um vetor de onda k, paralelo ao plano, e um ındice l que denota um plano arbitrario do sistema. Primeiramente, calculamos a estrutura eletrônica do sistema considerando-o formado por átomos do tipo A e, posteriormente, investigamos as modificações nessa estrutura eletrônica ao introduzirmos uma impureza do tipo B em um plano arbitrário do sistema. Calculamos o potencial introduzido por esta impureza levando-se em conta a neutralidade de carga através da regra de soma de Friedel. Calculamos a variação da energia eletrônica total ΔEl como função da posição da impureza. Como substrato, consideramos sistemas com ocupações iguais a 0.94 e 0.54 elétrons por banda, o que dentro do modelo nos permite chamá-los de Nie Cr. As impurezas sao tambem metais de transição - Mn, Fee Co. Em todos os casos investigados, foi verificado que a variação de energia eletrônica total apresenta um comportamento oscilatorio em função da posição da impureza no sistema, desde o plano superficial, até vários planos interiores do sistema. Como resultado, verificamos a ocorrencia de planos mais favoráveis à localização da impureza. Ao considerarmos um número relativamente grande de planos, um caso em particular foi destacado pelo aparecimento de um batimentono comportamento oscilatório de ΔEl. Estudamos também o comportamento da variação da energia total, quando camadas (filmes) são crescidas sobre o substrato e uma impureza do mesmo tipo das camadas é colocada no substrato. Levamos em conta a diferença de tamanho entre os átomos do substrato e os átomos dos filmes. Analisamos ainda a influência da temperatura sobre o comportamento oscilatório da energia total, considerando a expansão de Sommerfeld.

Consumo alimentar e associação com ganho de peso em adolescente: Estudo Longitudinal de Avaliação Nutricional de Adolescentes (ELANA).

Essa tese teve como objetivo avaliar a associação do consumo de padrões alimentares e produtos alimentícios ultraprocessados (UP) sobre indicadores antropométricos e sua variação entre adolescentes. Para tal, foram analisados os dados de 1.031 estudantes de quatro escolas privadas e duas escolas públicas da região metropolitana do Rio de Janeiro que foram acompanhados por três anos consecutivos (2010 a 2012) no Estudo Longitudinal de Avaliação Nutricional de adolescentes (ELANA). Os resultados estão apresentados em três manuscritos que compõem a tese. O primeiro manuscrito identificou três padrões alimentares: Ocidental, composto por massas, embutidos e bacon, carnes, doces, bebidas açucaradas, salgados e fast food, biscoito, pães e cereais, leite e derivados e ovos, o Saudável, caracterizado por peixes, hortaliças, verduras, raízes e feculentos, frutas e sucos e o Arroz/Feijão, composto pelo consumo de arroz, feijão e café. Na análise dos dados na linha de base o padrão Ocidental associou-se a um menor índice de massa corporal (IMC) e não foi observada associação estatisticamente significativa em relação ao percentual de gordura corpórea (%GC) e o padrão em questão. Adicionalmente, foi verificada uma associação negativa entre o padrão Arroz/Feijão e ambos os indicadores antropométricos sugerindo que esse padrão de consumo tradicional possa ser protetor para a obesidade. No segundo manuscrito avaliou-se a relação entre o consumo de UP e indicadores de qualidade da dieta. O consumo de UP foi avaliado em gramas por dia e em gramas/total de calorias. Observou-se um aumento das variáveis marcadoras de alimentação não saudável e saudável com o aumento do consumo de UP. No entanto, quando relacionados ao aumento de consumo de UP/energia observou-se um aumento de marcadores de alimentação não saudável e, com exceção da vitamina C, uma redução de marcadores de alimentação saudável. Assim, a densidade do consumo de UP mostrou-se um bom indicador de qualidade da dieta entre adolescentes. No terceiro manuscrito avaliou-se a associação entre o consumo de UP e a evolução temporal do IMC e %GC. A análise longitudinal por modelos lineares mistos, que levam em conta todas as observações ao longo do tempo, indicou que nas análises não ajustados havia uma associação negativa entre consumo de UP e o IMC e %GC, porém nas análises de UP/energia e nas análises ajustadas por atividade física e uma variável de controle para a qualidade do relato não mais foram observadas associações com o consumo de UP e as medidas antropométricas de adiposidade. Pode-se concluir que não evidenciamos associação do consumo de UP com medidas antropométricas de obesidade uma vez que o consumo elevado de UP associado ao crescimento do %GC nas análises transversais, não se manteve nas análises longitudinais. A discrepância entre os achados dos estudos seccionais e os longitudinais pode decorrer de confundimento residual nos estudos seccionais. Conclui-se, que para redução do ganho excessivo de peso, orientações relativas exclusivamente a um padrão de alimentação saudável que incorpora a ideia de UP, devem ser acompanhadas de redução da quantidade de alimentos consumidos.

Consumo alimentar e associação com ganho de peso em adolescente: Estudo Longitudinal de Avaliação Nutricional de Adolescentes (ELANA).

Essa tese teve como objetivo avaliar a associação do consumo de padrões alimentares e produtos alimentícios ultraprocessados (UP) sobre indicadores antropométricos e sua variação entre adolescentes. Para tal, foram analisados os dados de 1.031 estudantes de quatro escolas privadas e duas escolas públicas da região metropolitana do Rio de Janeiro que foram acompanhados por três anos consecutivos (2010 a 2012) no Estudo Longitudinal de Avaliação Nutricional de adolescentes (ELANA). Os resultados estão apresentados em três manuscritos que compõem a tese. O primeiro manuscrito identificou três padrões alimentares: Ocidental, composto por massas, embutidos e bacon, carnes, doces, bebidas açucaradas, salgados e fast food, biscoito, pães e cereais, leite e derivados e ovos, o Saudável, caracterizado por peixes, hortaliças, verduras, raízes e feculentos, frutas e sucos e o Arroz/Feijão, composto pelo consumo de arroz, feijão e café. Na análise dos dados na linha de base o padrão Ocidental associou-se a um menor índice de massa corporal (IMC) e não foi observada associação estatisticamente significativa em relação ao percentual de gordura corpórea (%GC) e o padrão em questão. Adicionalmente, foi verificada uma associação negativa entre o padrão Arroz/Feijão e ambos os indicadores antropométricos sugerindo que esse padrão de consumo tradicional possa ser protetor para a obesidade. No segundo manuscrito avaliou-se a relação entre o consumo de UP e indicadores de qualidade da dieta. O consumo de UP foi avaliado em gramas por dia e em gramas/total de calorias. Observou-se um aumento das variáveis marcadoras de alimentação não saudável e saudável com o aumento do consumo de UP. No entanto, quando relacionados ao aumento de consumo de UP/energia observou-se um aumento de marcadores de alimentação não saudável e, com exceção da vitamina C, uma redução de marcadores de alimentação saudável. Assim, a densidade do consumo de UP mostrou-se um bom indicador de qualidade da dieta entre adolescentes. No terceiro manuscrito avaliou-se a associação entre o consumo de UP e a evolução temporal do IMC e %GC. A análise longitudinal por modelos lineares mistos, que levam em conta todas as observações ao longo do tempo, indicou que nas análises não ajustados havia uma associação negativa entre consumo de UP e o IMC e %GC, porém nas análises de UP/energia e nas análises ajustadas por atividade física e uma variável de controle para a qualidade do relato não mais foram observadas associações com o consumo de UP e as medidas antropométricas de adiposidade. Pode-se concluir que não evidenciamos associação do consumo de UP com medidas antropométricas de obesidade uma vez que o consumo elevado de UP associado ao crescimento do %GC nas análises transversais, não se manteve nas análises longitudinais. A discrepância entre os achados dos estudos seccionais e os longitudinais pode decorrer de confundimento residual nos estudos seccionais. Conclui-se, que para redução do ganho excessivo de peso, orientações relativas exclusivamente a um padrão de alimentação saudável que incorpora a ideia de UP, devem ser acompanhadas de redução da quantidade de alimentos consumidos.