Viabilidade do Código MCNPX para o Estudo da Técnica de Fluorescência de Raios-X por Reflexão Total

The X-ray fluorescence analysis (XRF) is an important technique for the qualitative and quantitative determination of chemical components in a sample. It is based on measurement of the intensity of the emitted characteristic radiation by the elements of the sample, after being properly excited. One of the modalities of this technique is the total reflection x-ray fluorescence (TXRF). In TXRF, the angle of refraction of the incident beam tends to zero and the refracted beam is tangent to the sample-support interface. Thus, there is a minimum angle of incidence that there is no refracted beam and all the incident radiation undergoes total reflection. As it is implemented in very small samples, in a film format, self-absorption effects should not very relevant. In this study, we evaluated the feasibility of using code MCNPX (Monte Carlo N - Particle eXtended), to simulate a measure implemented by the TXRF technique. In this way, it was verified the quality of response of a system by TXRF spectroscopy using synchrotron radiation as excitation beam for a simple setup, by retrieving the characteristic energies and the concentrations of the elements in the sample. The steps of data processing, after obtaining the excitation spectra, were the same as in a real experiment and included the obtaining of the sensitivity curve for the simulated system. The agreement between the theoretical and simulated values of Ka characteristic energies for different elements was lower than 1 % .The obtained concentration of the elements of the sample had high relatively errors ( between 6 and 60 % ) due mainly to lack of knowing about some realistic physical parameters of the sample , such as density . In this way, this result does not preclude the use of MCNPX code for this type of application

Analisi del ciclo di vita applicato alla produzione dell'anidride maleica mediante vie alternative di sintesi industriale

Nel campo dell’industria chimica la ricerca si è mossa in direzione di rendere i processi più sostenibili. Ciò viene effettuato considerando le linee guida della green chemistry. In questo contesto si colloca la metodologia LCA che valuta l’impatto ambientale associato ad un processo o un prodotto, comprendendo tutto il suo ciclo di vita. Nel presente lavoro di tesi si studia l’applicazione della LCA alla sintesi industriale di anidride maleica (AM), che viene ottenuta tramite reazione di ossidazione del benzene o dell’n-butano. Nello studio si sono modellate tre diverse vie di sintesi dell’AM considerando il processo di produzione che parte da benzene e il processo di produzione da butano con due diversi tipi di reattore: il letto fisso e il letto fluido (processo ALMA). Negli scenari si considerano le fasi di produzione dei reagenti e si è modellata la fase della reazione di ossidazione e l’incenerimento dei sottoprodotti e del reagente non convertito. Confrontando i tre processi, emerge che al processo che parte da benzene sono associati gli impatti globali maggiori mentre il processo ALMA ha un minore carico ambientale. Il processo da benzene risulta avere maggiori impatti per le categorie Cambiamento climatico, Formazione di particolato e Consumo dei metalli. Il processo da butano a tecnologia a letto fisso presenta invece maggiori impatti per le categorie Tossicità umana e Consumo di combustibili fossili, dovuti alla maggiore richiesta energetica effettuata dal processo di ossidazione del butano con tecnologia a letto fisso e alla richiesta di combustibile ausiliario per la fase di incenerimento. Tale risultato emerge anche dall’analisi effettuata con il Cumulative Energy Demand. Al processo ALMA sono associati gli impatti inferiori in assoluto, nonostante abbia una resa inferiore al processo che utilizza il letto fisso. I risultati dell’analisi LCA sono stati confermati dall’analisi delle incertezze, realizzata con il metodo statistico Monte Carlo.

Simulação com o código GEANT4 de medida de espessura de revestimento metálico em metal por XRF

Nesta dissertação são apresentados resultados de simulações Monte Carlo de fluorescência de raios X (XRF), utilizando o programa GEANT4, para medidas de espessura de revestimento metálico (Ni e Zn) em base metálica (Fe). As simulações foram feitas para dois tamanhos de espessura para cada metal de revestimento, (5μm e 10μm), com passos de 0,1 μm e 0,001 μm e com 106 histórias. No cálculo da espessura do revestimento foram feitas as aproximações de feixe de raios X monoenegético, com a análise da transmissão apenas da energia do K-alfa e para uma geometria compatível com um sistema real de medição (ARTAX-200). Os resultados mostraram a eficiência da metodologia de simulação e do cálculo da espessura do revestimento, o que permitirá futuros cálculos, inclusive para multirevestimentos metálicos em base metálica.

Simulação numérica na avaliação da fiabilidade de estruturas de betão armado

Neste trabalho apresenta-se uma metodologia para a avaliação da fiabilidade de estruturas de betão armado. A metodologia recorre a uma simulação numérica pelo método de Monte Carlo, com adopção de uma técnica de amostragem estratificada de redução de variância, vulgarmente designada por hipercubo latino, para a obtenção da probabilidade de não ser excedido o estado limite último em causa. Aplicou-se a metodologia a um caso prático.

Modelagem dos tempos de falhas ao longo do calendário

Um dos modos de avaliar a confiabilidade de um produto é verificando o comportamento das falhas em testes de uso contínuo. Contudo, essa informação não permite saber em que data a falha ocorrerá. Para resolver esse impasse abordamos na presente dissertação a modelagem dos tempos de falha ao longo do calendário. A modelagem desses tempos permite uma melhor administração do sistema de garantia e assistência técnica, além de possibilitar a empresa estimar e monitorar a confiabilidade do produto. Para proceder com a modelagem, é preciso, inicialmente, conhecer a distribuição de três variáveis: o tempo de vida do produto, em horas de uso contínuo; o tempo de uso do produto, em horas por dia; e o intervalo de tempo entre a manufatura e a venda, em dias. Conhecendo o comportamento dessa variáveis duas alternativas de solução são apresentadas: (a) Modelagem via simulação de Monte Carlo e (b) Modelagem através de solução matemática fechada. São discutidos os casos em que há um ou vários grupos de clientes que utilizam o produto.

Aumento da eficiência dos métodos següenciais de simulação condicional

O algoritmo de simulação seqüencial estocástica mais amplamente utilizado é o de simulação seqüencial Gaussiana (ssG). Teoricamente, os métodos estocásticos reproduzem tão bem o espaço de incerteza da VA Z(u) quanto maior for o número L de realizações executadas. Entretanto, às vezes, L precisa ser tão alto que o uso dessa técnica pode se tornar proibitivo. Essa Tese apresenta uma estratégia mais eficiente a ser adotada. O algoritmo de simulação seqüencial Gaussiana foi alterado para se obter um aumento em sua eficiência. A substituição do método de Monte Carlo pela técnica de Latin Hypercube Sampling (LHS), fez com que a caracterização do espaço de incerteza da VA Z(u), para uma dada precisão, fosse alcançado mais rapidamente. A técnica proposta também garante que todo o modelo de incerteza teórico seja amostrado, sobretudo em seus trechos extremos.

Modelos dinâmicos e simulação estocástica

This paper presents new methodology for making Bayesian inference about dy~ o!s for exponential famiIy observations. The approach is simulation-based _~t> use of ~vlarkov chain Monte Carlo techniques. A yletropolis-Hastings i:U~UnLlllll 1::; combined with the Gibbs sampler in repeated use of an adjusted version of normal dynamic linear models. Different alternative schemes are derived and compared. The approach is fully Bayesian in obtaining posterior samples for state parameters and unknown hyperparameters. Illustrations to real data sets with sparse counts and missing values are presented. Extensions to accommodate for general distributions for observations and disturbances. intervention. non-linear models and rnultivariate time series are outlined.

Reservas internacionais e dívida soberana: uma análise de simulação sob a ótica da sustentabilidade da dívida

Este trabalho analisa, sob a ótica da sustentabilidade da dívida, os efeitos de se manter um elevado nível de reservas internacionais juntamente com um elevado estoque de dívida pública. Busca-se o nível ótimo de reservas para o Brasil através de uma ferramenta de gestão de risco, por simulações de Monte Carlo. Considerando as variáveis estocásticas que afetam a equação de acumulação da dívida, e entendendo a relação entre elas, pode-se estudar as propriedades estocásticas da dinâmica da dívida. Da mesma forma, podemos analisar o impacto fiscal de um determinado nível de reservas ao longo do tempo e verificar quais caminhos se mostram sustentáveis. Sob a ótica da sustentabilidade da dívida, a escolha que gera a melhor relação dívida líquida / PIB para o Brasil é aquela que utiliza o máximo das reservas internacionais para reduzir o endividamento local. No entanto, como há aspectos não capturados nesta análise, tais como os benefícios das reservas em prevenir crises e em funcionar como garantia para investimentos externos, sugere-se que as reservas não excedam os níveis reconhecidos pela literatura internacional que atendam a estes fins. A indicação final deste estudo é que as reservas internacionais funcionam como um instrumento de proteção ao país quando o endividamento e o custo dele não são tão expressivos, como são atualmente no Brasil.

Viabilidade econômica e seleção de sistemas de irrigação utilizando simulação e dominância estocástica

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Implementação de um modelo de erosão para a simulação de carreiras dos Oficiais da Marinha Portuguesa

Em outubro de 2012, a Direção de Análise e Gestão da Informação (DAGI), em colaboração com a Superintendência do Pessoal (SP) e Direção do Pessoal (DP), iniciou o desenvolvimento de um protótipo de simulador, que designou por “Protótipo Fluxo de Carreiras”. Este simulador permite parametrizar diversos fatores que condicionam o desenvolvimento de carreira dos militares e que estão associados a mecanismos reguladores de carreira que se encontram vertidos no Estatuto dos Militares das Forças Armadas (EMFAR). Para cada ano do período de simulação, a situação de cada militar de uma determinada classe é atualizada e são verificadas as condições para a ocorrência de promoções e passagens à reserva. O evento “passagem à reserva” de um militar pode ter origem em regras determinísticas (exemplo: militar atinge a idade limite de passagem à reserva no seu posto) ou em condições estocásticas ou aleatórias (exemplos: óbito, exclusão da promoção, requerer voluntariamente a passagem à reserva, etc.). Estas últimas situações resultam do fenómeno de erosão dos quadros que pode ser observado a partir do histórico de saídas desta natureza. Até 2015, o simulador de carreiras não comtemplava um modelo de erosão, pelo que os resultados disponibilizados (indicadores de fluxo de carreira) dependiam exclusivamente de mecanismos determinísticos. Desta forma estes resultados apresentam uma natureza “pessimista” e com fraca aderência à realidade. O presente trabalho tem como objetivo construir um modelo descritivo da erosãodos militares oficiais da Marinha, tendo por base dados de saídas (excetuando saídas relacionadas com regras determinísticas previstas no EMFAR) no período de 2008 a2015. Para cada classe da categoria de oficiais é estimada uma função de probabilidadecondicional ao tempo de serviço efetivo ou à idade do militar que representa apropensão para um militar sair do quadro antes de ser verificada uma condição determinística. Estas funções foram integradas no simulador de carreiras para que os resultados possam reproduzir a componente de erosão. Usando o método de simulação de Monte Carlo é possível obter a distribuição dos indicadores de fluxo de carreira. Porfim, objetiva-se realizar uma comparação entre uma simulação com fatores estocásticos (com erosão) e uma simulação considerando apenas fatores determinísticos (semerosão). Este trabalho visa refletir o panorama atual da erosão de pessoal na Marinha, permitindo assim melhorar a qualidade das previsões de efetivos ao longo do tempo bem como aumentar a capacidade de intervenção e resposta na identificação e correção antecipada de possíveis estruturações.

Estudo das correlações cinemáticas em topologias de difração dura no contexto do CMS/LHC

O presente trabalho trata do estudo, por meio de simulação de Monte Carlo, de correlações entre variáveis cinemáticas nas topologias de difração simples e de dupla troca de pomeron com vista a delimitar e estudar o espaço de fase referente às topologias citadas, em especial no que se refere á produção inclusiva de dijatos no contexto do experimento CMS/LHC. Será também apresentada uma análise da produção, por difração simples, de dijatos inclusivos a energia no centro de massa √s = 14 TeV (também por simulação de Monte Carlo), na qual estabelecemos um procedimento, a ser usado com dados, para a observação desse tipo de processo. Ainda analisamos a influência de diversos valores da probabilidade de sobrevivência do intervalo de rapidez, [|S|], nos resultados, de forma que com 10 pb -1 de dados acumulados, uma simples observação da produção de dijatos difrativos inclusivos, pelo método proposto, pode vir a excluir valores muito pequenos de [|S|].

Estudo de lacunas de rapidez e caracterização de processos difrativos em eventos de minimum bias a 7TeV no CMS/LHC

Neste trabalho estudamos as características das distribuições da lacuna de rapidez em amostras de eventos de minimum bias de colisões pp a ps=7 TeV no CMS/LHC. Tais eventos são constituídos por processos difrativos, além de processos de QCD mole. São investigados o tamanho e a localização das lacunas, assim como as correlações entre as distribuições obtidas a partir dos objetos reconstruídos no detector e as distribuições obtidas a partir das partículas geradas via simulação Monte Carlo. Uma boa compreensão dessas distribuições pode, eventualmente, possibilitar a caracterização de eventos difrativos nos dados.

Desenvolvimento de um simulador para espectrometria por fluorescência de raios X usando computação distribuída

A Física das Radiações é um ramo da Física que está presente em diversas áreas de estudo e se relaciona ao conceito de espectrometria. Dentre as inúmeras técnicas espectrométricas existentes, destaca-se a espectrometria por fluorescência de raios X. Esta também possui uma gama de variações da qual pode-se dar ênfase a um determinado subconjunto de técnicas. A produção de fluorescência de raios X permite (em certos casos) a análise das propriedades físico-químicas de uma amostra específica, possibilitando a determinação de sua constituiçõa química e abrindo um leque de aplicações. Porém, o estudo experimental pode exigir uma grande carga de trabalho, tanto em termos do aparato físico quanto em relação conhecimento técnico. Assim, a técnica de simulação entra em cena como um caminho viável, entre a teoria e a experimentação. Através do método de Monte Carlo, que se utiliza da manipulação de números aleatórios, a simulação se mostra como uma espécie de alternativa ao trabalho experimental.Ela desenvolve este papel por meio de um processo de modelagem, dentro de um ambiente seguro e livre de riscos. E ainda pode contar com a computação de alto desempenho, de forma a otimizar todo o trabalho por meio da arquitetura distribuída. O objetivo central deste trabalho é a elaboração de um simulador computacional para análise e estudo de sistemas de fluorescência de raios X desenvolvido numa plataforma de computação distribuída de forma nativa com o intuito de gerar dados otimizados. Como resultados deste trabalho, mostra-se a viabilidade da construção do simulador através da linguagem CHARM++, uma linguagem baseada em C++ que incorpora rotinas para processamento distribuído, o valor da metodologia para a modelagem de sistemas e a aplicação desta na construção de um simulador para espectrometria por fluorescência de raios X. O simulador foi construído com a capacidade de reproduzir uma fonte de radiação eletromagnética, amostras complexas e um conjunto de detectores. A modelagem dos detectores incorpora a capacidade de geração de imagens baseadas nas contagens registradas. Para validação do simulador, comparou-se os resultados espectrométricos com os resultados gerados por outro simulador já validado: o MCNP.

Aplicação da Teoria do Valor Extremo e Copulas para avaliar risco de mercado de ações brasileiras

As instituições financeiras são obrigadas por acordos internacionais, como o Acordo de Basiléia, a avaliar o risco de mercado ao qual a instituição está propensa de forma a evitar possíveis contaminações de desastres financeiros em seu patrimônio. Com o intuito de capturar tais fenômenos, surge a necessidade de construir modelos que capturem com mais acurácia movimentos extremos das séries de retornos. O trabalho teve como principal objetivo aplicar a Teoria do Valor Extremo juntamente com Copulas na estimação de quantis extremos para o VaR. Ele utiliza técnicas de simulação de Monte Carlo, Teoria do Valor Extremo e Cópulas com distribuições gaussianas e t. Em contrapartida, as estimativas produzidas serão comparadas com as de um segundo modelo, chamado de simulação histórica de Monte Carlo filtrada, mais conhecida como filtered historical simulation (FHS). As técnicas serão aplicadas a um portfólio de ações de empresas brasileiras.

Estudo da quantificação de incertezas para o problema de contaminação de meios porosos heterogêneos

As técnicas de injeção de traçadores têm sido amplamente utilizadas na investigação de escoamentos em meios porosos, principalmente em problemas envolvendo a simulação numérica de escoamentos miscíveis em reservatórios de petróleo e o transporte de contaminantes em aquíferos. Reservatórios subterrâneos são em geral heterogêneos e podem apresentar variações significativas das suas propriedades em várias escalas de comprimento. Estas variações espaciais são incorporadas às equações que governam o escoamento no interior do meio poroso por meio de campos aleatórios. Estes campos podem prover uma descrição das heterogeneidades da formação subterrânea nos casos onde o conhecimento geológico não fornece o detalhamento necessário para a predição determinística do escoamento através do meio poroso. Nesta tese é empregado um modelo lognormal para o campo de permeabilidades a fim de reproduzir-se a distribuição de permeabilidades do meio real, e a geração numérica destes campos aleatórios é feita pelo método da Soma Sucessiva de Campos Gaussianos Independentes (SSCGI). O objetivo principal deste trabalho é o estudo da quantificação de incertezas para o problema inverso do transporte de um traçador em um meio poroso heterogêneo empregando uma abordagem Bayesiana para a atualização dos campos de permeabilidades, baseada na medição dos valores da concentração espacial do traçador em tempos específicos. Um método do tipo Markov Chain Monte Carlo a dois estágios é utilizado na amostragem da distribuição de probabilidade a posteriori e a cadeia de Markov é construída a partir da reconstrução aleatória dos campos de permeabilidades. Na resolução do problema de pressão-velocidade que governa o escoamento empregase um método do tipo Elementos Finitos Mistos adequado para o cálculo acurado dos fluxos em campos de permeabilidades heterogêneos e uma abordagem Lagrangiana, o método Forward Integral Tracking (FIT), é utilizada na simulação numérica do problema do transporte do traçador. Resultados numéricos são obtidos e apresentados para um conjunto de realizações amostrais dos campos de permeabilidades.