Dynamical analysis of turbulence in fusion plasmas and nonlinear waves

Turbulence is one of the key problems of classical physics, and it has been the object of intense research in the last decades in a large spectrum of problems involving fluids, plasmas, and waves. In order to review some advances in theoretical and experimental investigations on turbulence a mini-symposium on this subject was organized in the Dynamics Days South America 2010 Conference. The main goal of this mini-symposium was to present recent developments in both fundamental aspects and dynamical analysis of turbulence in nonlinear waves and fusion plasmas. In this paper we present a summary of the works presented at this mini-symposium. Among the questions to be addressed were the onset and control of turbulence and spatio-temporal chaos. (C) 2011 Elsevier B. V. All rights reserved.

Nontwist symplectic maps in tokamaks

We review symplectic nontwist maps that we have introduced to describe Lagrangian transport properties in magnetically confined plasmas in tokamaks. These nontwist maps are suitable to describe the formation and destruction of transport barriers in the shearless region (i.e., near the curve where the twist condition does not hold). The maps can be used to investigate two kinds of problems in plasmas with non-monotonic field profiles: the first is the chaotic magnetic field line transport in plasmas with external resonant perturbations. The second problem is the chaotic particle drift motion caused by electrostatic drift waves. The presented analytical maps, derived from plasma models with equilibrium field profiles and control parameters that are commonly measured in plasma discharges, can be used to investigate long-term transport properties. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

2-Acetylpyridine- and 2-benzoylpyridine-derived hydrazones and their gallium(III) complexes are highly cytotoxic to glioma cells

2-Acetylpyridine-phenylhydrazone (H2AcPh), its para-chlorophenylhydrazone (H2AcpClPh) and para-nitrophenylhydrazone (H2AcpNO(2)Ph) analogues, the corresponding 2-benzoylpyridine-derived hydrazones (H2BzPh, H2BzpClPh and H2BzpNO(2)Ph) and their gallium(III) complexes were assayed for their cytotoxic activity against U87 (expressing wild-type p53 protein) and T98 (expressing mutant p53 protein) glioma cells. IC50 values against both glioma cells and against the MRC5 (human fetal lung fibroblast) lineage were obtained for the hydrazones, but not for their gallium(III) complexes, due to their low solubility. Hydrazones were highly cytotoxic at nanomolar doses against U87 and T98 cells. The therapeutic indexes (TI = IC50MRC5/IC50glioma) were 2-660 for T98 cells and 28-5000 for U87 cells, indicating that the studied hydrazones could be good antitumor drug candidates to treat brain tumors. (C) 2012 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

Gamma Irradiation of in-Shell and Blanched Peanuts Protects against Mycotoxic Fungi and Retains Their Nutraceutical Components during Long-Term Storage

Peanut samples were irradiated (0.0, 5.2, 7.2 or 10.0 kGy), stored for a year (room temperature) and examined every three months. Mycotoxic fungi (MF) were detected in non-irradiated blanched peanuts. A dose of 5.2 kGy was found suitable to prevent MF growth in blanched samples. No MF was detected in in-shell peanuts, with or without irradiation. The colors of the control in-shell and blanched samples were, respectively, 44.72 and 60.21 (L *); 25.20 and 20.38 (Chroma); 53.05 and 86.46 (degrees Hue). The water activities (Aw) were 0.673 and 0.425. The corresponding fatty acids were 13.33% and 12.14% (C16:0), 44.94% and 44.92% (C18:1,omega 9) and 37.10% and 37.63% (C18: 2,omega 6). The total phenolics (TP) were 4.62 and 2.52 mg GAE/g, with antioxidant activities (AA) of 16.97 and 10.36 mu mol TEAC/g. Storage time negatively correlated with Aw (in-shell peanuts) or L *, linoleic acid, TP and AA (in-shell and blanched peanuts) but positively correlated with Aw (blanched peanuts), and with oleic acid (in-shell and blanched peanuts). Irradiation positively correlated with antioxidant activity (blanched peanuts). No correlation was found between irradiation and AA (in-shell samples) or fatty acids and TP (in-shell and blanched peanuts). Irradiation protected against MF and retained both the polyunsaturated fatty acids and polyphenols in the samples.

N-4-Phenyl-substituted 2-acetylpyridine thiosemicarbazones: Cytotoxicity against human tumor cells, structure-activity relationship studies and investigation on the mechanism of action

N-4-Phenyl 2-acetylpyridine thiosemicarbazone (H2Ac4Ph; N-(phenyl)-2-(1-(pyridin-2-yl)ethylidene) hydrazinecarbothioamide) and its N-4-ortho-, -meta- and -para-fluorophenyl (H2Ac4oFPh, H2Ac4mFPh, H2Ac4pFPh), N-4-ortho-, -meta- and -para-chlorophenyl (H2Ac4oClPh, H2Ac4mClPh, H2Ac4pClPh), N-4-ortho-, -meta- and -para-iodophenyl (H2Ac4oIPh, H2Ac4mIPh, H2Ac4pIPh) and N-4-ortho-, -meta- and -para-nitrophenyl (H2Ac4oNO(2)Ph, H2Ac4mNO(2)Ph, H2Ac4pNO(2)Ph) derivatives were assayed for their cytotoxicity against human malignant breast (MCF-7) and glioma (T98G and U87) cells. The compounds were highly cytotoxic against the three cell lineages (IC50: MCF-7, 52-0.16 nM; T98G, 140-1.0 nM; U87, 160-1.4 nM). All tested thiosemicarbazones were more cytotoxic than etoposide and did not present any haemolytic activity at up to 10(-5) M. The compounds were able to induce programmed cell death. H2Ac4pClPh partially inhibited tubulin assembly at high concentrations and induced cellular microtubule disorganization. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Gamma Radiation Induced Oxidation and Tocopherols Decrease in In-Shell, Peeled and Blanched Peanuts

In-shell, peeled and blanched peanut samples were characterized in relation to proximate composition and fatty acid profile. No difference was found in relation to its proximate composition. The three major fatty acids were palmitic acid, oleic acid, and linoleic acid. In order to investigate irradiation and storage effects, peanut samples were submitted to doses of 0.0, 5.0, 7.5 or 10.0 kGy, stored for six months at room temperature and monitored every three months. Peanuts responded differently to irradiation, particularly with regards to tocopherol contents, primary and secondary oxidation products and oil stability index. Induction periods and tocopherol contents were negatively correlated with irradiation doses and decreased moderately during storage. alpha-Tocopherol was the most gamma radiation sensitive and peeled samples were the most affected. A positive correlation was found among tocopherol contents and the induction period of the oils extracted from irradiated samples. Gamma radiation and storage time increased oxidation compounds production. If gamma radiation is considered an alternative for industrial scale peanut conservation, in-shell samples are the best feedstock. For the best of our knowledge this is the first article with such results; this way it may be helpful as basis for future studies on gamma radiation of in-shell crops.

Estudo de metodologias de controle de qualidade do Mo-99 utilizado no preparo de geradores de Mo-99/Tc-99m

O 99mTc é o radionuclídeo mais utilizado em medicina nuclear. No Brasil os geradores de 99Mo/99mTc são produzidos exclusivamente pelo Centro de Radiofarmácia do IPEN-CNEN/SP, com 99Mo importado de diferentes fornecedores. O 99Mo (t1/2 = 66 h), por ser um produto de fissão do 235U, pode conter impurezas radionuclídicas prejudiciais à saúde humana. Dessa forma, para que o gerador seja utilizado de forma segura, é necessário que o 99Mo seja avaliado por ensaios de controle de qualidade e atenda à alguma especificação descrita em farmacopeia. A Farmacopeia Europeia (FE) apresenta monografia, com parâmetros (identificação, pureza radioquímica e pureza radionuclídica), métodos de análise, e limites, para avaliação da qualidade da solução de [99Mo] na forma de molibdato de sódio, que é utilizada como matéria-prima no preparo dos geradores de 99Mo/99mTc. No entanto, observa-se uma dificuldade na implementação e execução dos métodos por parte dos produtores de geradores, com pouca literatura sobre o assunto, provavelmente devido à falta de praticidade dos métodos propostos e à extensa lista de reagentes utilizados. Nesse trabalho foram avaliados vários parâmetros de qualidade do 99Mo descritos na monografia da FE. Foram estudados métodos de separação do 99Mo de suas impurezas radionuclídicas por extração em fase sólida (SPE) e por TLC. Após separação por SPE, foi proposta a quantificação de metais por ICP-OES para avaliar a porcentagem de retenção de Mo e a porcentagem de recuperação de Ru e Te e Sr em diversos tipos de cartuchos, em substituição ao uso de radiotraçadores. Observou-se que a marca de cartucho de SPE para separação do 99Mo recomendada pela FE apresentou baixa recuperação para Ru, quando comparado aos outros cartuchos de troca aniônica disponíveis no mercado. Amostras de 99Mo de diferentes fornecedores mundiais foram analisadas. Observou-se que é possível realizar a quantificação de 103Ru em amostras de 99Mo mesmo com tempos de decaimento acima de 4 semanas. Um método alternativo de separação do 99Mo do 131I por TLC apresentou resultados promissores. Não foi feita a quantificação das impurezas radionuclídicas emissoras beta e alfa. Todas as amostras analisadas apresentaram resultados dentro das especificações da FE para pureza radioquímica (>95%) e pureza radionuclídica.

Evolução das doses no ambiente do Reator IEA-R1 e tendências com base nos resultados atuais

O Ipen/Cnen-SP possui um Reator de Pesquisa(IEA-R1) em operação desde 1957. Ele utiliza água leve como blindagem, moderador e como fluido refrigerante, o volume desta piscina é de 273m3. Até 1995 a operação do Reator era descontinua, ou seja, operava diariamente sendo desligado no final do dia, a uma potência de 2,0 MW. A partir daquele ano, após algumas modificações de segurança, o Reator passou a operar de forma continua, ou seja, de segunda-feira a quarta-feira sem ser desligado, totalizando 64 horas semanais. A potência também foi aumentando até 4,5 MW em 2012. Em virtude dessas alterações, a saber, operação contínua e do aumento da potência, as doses dos trabalhadores aumentaram e por isso foram realizados vários estudos para diminui-las. Estudos demonstraram que uma das principais limitações para operação de um reator em potência elevada, provém das radiações gama emitidas pelo sódio-24. Outros elementos como magnésio-27, Alumínio-28, Argônio-51, contribuem de forma considerável para a atividade da água da piscina. A introdução de uma camada de água quente em sua superfície, estável e isenta de elementos radioativos com 1,5m a 2m de espessura constituiria uma blindagem às radiações provenientes dos elementos radioativos dissolvidos na água. Estudos de otimização provaram que a instalação da camada quente não era necessária para o regime e potência atual de operação do Reator, pois outros procedimentos adotados eram mais eficazes. A partir desta decisão o serviço de Proteção Radiológica do Reator IEA-R1, montou um programa de avaliação das doses para certificar-se de que elas se mantinham em valores razoáveis baseados em princípios estabelecidos em normas nacionais e internacionais. O intuito deste trabalho é realizar uma análise das doses individuais dos IOE (Individuo Ocupacionalmente Expostos), considerando as mudanças no regime de operação do Reator e sugerir opções de proteção e segurança, viáveis em primeira instância, para reduzir as doses analisadas, visando se chegar aos níveis de referencia de 3 mSv/ano adotados pela instalação em apreço.

Desenvolvimento e caracterização de câmaras de ionização especiais para feixes de tomografia computadorizada

O uso de Tomografia Computadorizada (CT) para procedimentos de imagiologia vem crescendo cada vez mais devido aos avanços da tecnologia dos equipamentos de CT, que permitem a obtenção de imagens com melhor resolução do que por outras técnicas, sendo consequentemente responsável pelo aumento da dose de radiação no paciente durante o procedimento. Isso acarretou uma maior preocupação com as doses recebidas pelos pacientes que se submetem a esse tipo de exame. Para a realização da dosimetria de feixes de CT, o instrumento mais utilizado é a câmara de ionização do tipo lápis, pois este dosímetro apresenta uma resposta uniforme ao feixe de radiação incidente em todos os ângulos. A câmara convencional que se encontra disponível no mercado apresenta um comprimento de volume sensível de 10 cm; entretanto, alguns estudos têm mostrado que esse dosímetro tem subestimado os valores de dose. Portanto, neste trabalho optou-se por desenvolver no Laboratório de Calibração de Instrumentos do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (LCI-IPEN/CNEN) duas câmaras de ionização, fazendo uso de materiais nacionais de baixo custo, com comprimentos de volume sensível de 10 cm e 30 cm. A caracterização destas câmaras foi realizada e os resultados se apresentaram dentro dos limites recomendáveis internacionais. Como uma aplicação, as câmaras desenvolvidas, juntamente com uma câmara comercial, foram testadas em um tomógrafo clínico. As câmaras de ionização desenvolvidas foram analisadas de maneira completa, para os seus possíveis usos.

Aplicação de mapas auto-organizáveis na classificação de padrões de escoamento bifásico

O escoamento bifásico de gás-líquido é encontrado em muitos circuitos fechados que utilizam circulação natural para fins de resfriamento. O fenômeno da circulação natural é importante nos recentes projetos de centrais nucleares para a remoção de calor. O circuito de circulação natural (Circuito de Circulação Natural - CCN), instalado no Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, IPEN / CNEN, é um circuito experimento concebido para fornecer dados termo-hidráulicos relacionados com escoamento monofásico ou bifásico em condições de circulação natural. A estimativa de transferência de calor tem sido melhorada com base em modelos que requerem uma previsão precisa de transições de padrão de escoamento. Este trabalho apresenta testes experimentais desenvolvidos no CCN para a visualização dos fenômenos de instabilidade em ciclos de circulação natural básica e classificar os padrões de escoamento bifásico associados aos transientes e instabilidades estáticas de escoamento. As imagens são comparadas e agrupadas utilizando mapas auto-organizáveis de Kohonen (SOM), aplicados em diferentes características da imagem digital. Coeficientes da Transformada Discreta de Cossenos de Quadro Completo (FFDCT) foram utilizados como entrada para a tarefa de classificação, levando a bons resultados. Os protótipos de FFDCT obtidos podem ser associados a cada padrão de escoamento possibilitando uma melhor compreensão da instabilidade observada. Uma metodologia sistemática foi utilizada para verificar a robustez do método.

Avaliação dos níveis de radiação ambiental no laboratório de tomografia por emissão de pósitrons acoplada a tomografia computadorizada, microPET/CT

O sistema microPET/CT é um importante equipamento utilizado nas pesquisas de imagem diagnóstica em pequenos animais. O radiofármaco mais usado nesta tecnologia é o fluordeoxiglicose marcado com flúor-18. Este estudo tem como objetivo efetuar o controle radiológico no laboratório de pesquisa microPET/CT do Centro de Radiofarmácia do IPEN-CNEN/SP, de forma a satisfazer tanto as normas nacionais como as recomendações internacionais. O laboratório está classificado pela equipe de radioproteção da instalação como área supervisionada, nas quais embora não seja obrigatória a adoção de medidas específicas de proteção e segurança, devem ser submetidas reavaliações regulares das condições do ambiente de trabalho. Visando assegurar a proteção radiológica dos trabalhadores diretamente envolvidos no manuseio do equipamento, realizou-se o monitoramento do local de trabalho e a avaliação do controle de dose individual. Inicialmente foi feito o monitoramento pré-operacional, isto é, o levantamento radiométrico no laboratório. Além disso, mediu-se nível de radiação externa nas instalações do laboratório e suas adjacências, por meio da colocação de nove dosímetros termoluminescentes (TL) de CaSO4:Dy, em locais previamente selecionados. Os indivíduos ocupacionalmente expostos foram avaliados mensalmente por meio do uso de dosímetros TL posicionados no tórax e por medidas de corpo inteiro, tomadas a cada seis meses. O período do estudo foi de dois anos, com início em abril de 2014. Para o controle do microPET/CT realizou-se testes de desempenho de acordo com o protocolo padrão do equipamento e em conformidade com a norma desenvolvida pela força tarefa para estudos com PET em animais Animal PET Standard Task Force. O presente estudo permitiu demonstrar que os níveis de radiação das áreas (estimativas de dose ambiente e dose efetiva), assim como a blindagem do equipamento estão adequados de acordo com os limites da exposição ocupacional. Ressalta-se a importância de se seguir rigorosamente os princípios de radioproteção, já que se trata de pesquisas com fontes radioativas não seladas.

Pesquisa, desenvolvimento e caracterizacao de materiais dosimetricos para monitoramento em processos de irradiacao com doses altas

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Definição do volume de planejamento do alvo (PTV) e seu efeito na radioterapia

Tese (Doutoramento)

Caracterizacao fisica e estudo das propriedades eletricas magneticas e termicas do supercondutor de alto Tc policristalino Ysub1Basub2Cusub3Osub7-3

Dissertacao (Mestrado)