Coherent patterns and self-induced diffraction of electrons on a thin nonlinear layer

Electron scattering on a thin layer where the potential depends self-consistently on the wave function has been studied. When the amplitude of the incident wave exceeds a certain threshold, a soliton-shaped brightening (darkening) appears on the layer causing diffraction of the wave. Thus the spontaneously formed transverse pattern can be viewed as a self-induced nonlinear quantum screen. Attractive or repulsive nonlinearities result in different phase shifts of the wave function on the screen, which give rise to quite different diffraction patterns. Among others, the nonlinearity can cause self-focusing of the incident wave into a beam, splitting in two "beams," single or double traces with suppressed reflection or transmission, etc.

Óxidos de ferro e monazita de areias de praias do Espírito Santo

Sand samples collected from two sampling sites on Guarapari and Iriri beaches, state of Espírito Santo, Brazil, were studied in an attempt to better describe their chemical and mineralogical compositions and radioactive behaviors. The sands were found to contain about 6 (Guarapari) and 2 dag kg-1 (Iriri) of rare earth and thorium that, if allocated to the monazite-(Ce) structure, lead to the averaged formulae Ce3+0,494Gd3+0,012La3+0,209Nd3+0,177Pr3+0,040Sm3+0,024Th4+0,033 (PO4) and Ce3+0,474La3+0,227Nd3+0,190Pr3+0,044Sm3+0,032Th4+0,024 (PO4). From Mössbauer spectroscopy data, the magnetic fractions of these sands were found to contain stoichiometric hematite (47.4 dag kg-1, from Guarapari, and 25.1 dag kg-1, from Iriri) and magnetite (44.1 and 58.8 dag kg-1). The specific alpha and beta radiation activities were also measured for both samples.

Marcos da história da radioatividade e tendências atuais

The first days of radioactivity, the discoveries of X-rays, radioactivity, of alpha- and beta- particles and gamma- radiation, of new radioactive elements, of artificial radioactivity, the neutron and positron and nuclear fission are reviewed as well as several adverse historical marks, such as the Manhattan project and some nuclear and radiological accidents. Nuclear energy generation in Brazil and the world, as an alternative to minimize environmental problems, is discussed, as are the medicinal, industrial and food applications of ionizing radiation. The text leads the reader to reflect on the subject and to consider its various aspects with scientific and technological maturity.

Kontaminaatiomittaukset Loviisan voimalaitoksella

Kandidaatintyössä esitellään Loviisan ydinvoimalaitoksella käytössä olevia menetelmiä ja mittalaitteita radioaktiivisen kontaminaation havaitsemiseen ja mittaamiseen.

Kehittyneiden hitsausprosessien soveltuvuus alumiinin ja hiiliterästen hitsaukseen

Diplomityössä tutkitaan hitsausprosessien kehitystä. Työn kirjallisen osan alku kuvaa hitsauksen nykypäivää ja tulevaisuutta sekä millainen on hitsaava Suomi. Kehittyneiden hitsausprosessien tarkastelu on jaettu hiiliterästen ja alumiinien hitsausprosesseihin. Hiiliteräksien hitsauksen osalta työssä esitellään kitkahitsaus pyörivällä työkalulla, muunnettu lyhytkaarihitsaus, laserhitsaus, laser-hybridihitsaus ja kapearailohitsaus. Alumiinien hitsauksen osalta työssä esitellään laserhitsaus, muunnettu lyhytkaarihitsaus, kitkahitsaus pyörivällä työkalulla ja vaihtovirta MIG hitsaus. Diplomityön käytännönosuudessa todennettiin hitsausprosessien kehitys. Ensimmäisissä hitsauskokeissa hitsattiin merialumiinia eri kaarityypeillä. Vertailua tehdään pulssihitsauksen, lankapulssihitsauksen sekä CMT-kaarihitsauksen välillä. Koehitsaukset osoittavat CMT-hitsauksen tuottavan MIG-pulssihitsausta pienemmät hitsausmuodonmuutokset. CMT-hitsauksessa alumiinin oksidikerros aiheuttaa MIGpulssihitsausta vähemmän ongelmia, sillä kaari syttyy varmemmin suurillakin hitsausnopeuksilla, eikä hitsiin synny huokosia. Hitsausnopeudella 40 cm/min lankapulssihitsauksella ja MIG-pulssihitsauksella päittäisliitoksena hitsattujen vesileikattujen alumiinikappaleiden hitseihin ei syntynyt huokosia. Kokeen perusteella voidaan todeta, ettei oksidikerroksella ollut vaikutusta hitsin onnistumiseen. Hitsauskokeiden toinen osio tutkii hiilimangaaniteräksisen T-palkin kuitulaserhitsausta. Viiden kilowatin laserteholla hitsattiin onnistuneesti viisi metriä pitkiä T-palkkeja hitsausnopeudella 2 m/min. Takymetrimittauksella ja Tritop 3D-koordinaattimittauksella todennettiin laserhitsatun T-palkin hitsausmuodonmuutosten olevan huomattavasti Twin-jauhekaarihitsauksella hitsattua T-palkkia pienemmät.

Free Flap Monitoring. Using Tissue Oxygen Measurement and Positron Emission Tomography

Aims:This study was carried out to evaluate the feasibility of two different methods to determine free flap perfusion in cancer patients undergoing major reconstructive surgery. The hypotheses was that low perfusion in the flap is associated with flap complications. Patients and methods: Between August 2002 and June 2008 at the Department of Otorhinolaryngology – Head and Neck Surgery, Department of Surgery, and at the PET Centre, Turku, 30 consecutive patients with 32 free flaps were included in this study. The perfusion of the free microvascular flaps was assessed with positron emission tomography (PET) and radioactive water ([¹⁵O] H₂O) in 40 radiowater injections in 33 PET studies. Furthermore, 24 free flaps were monitored with a continuous tissue oxygen measurement using flexible polarographic catheters for an average of three postoperative days. Results: Of the 17 patients operated on for head and neck (HN) cancer and reconstructed with 18 free flaps, three re-operations were carried out due to poor tissue oxygenation as indicated by p_tiO₂ monitoring results and three other patients were reoperated on for postoperative hematomas in the operated area. Blood perfusion assessed with PET (BF_PET) was above 2.0 mL / min / 100 g in all flaps and a low flap-to-muscle BFPET ratio appeared to correlate with poor survival of the flap. Survival in this group of HN cancer patients was 9.0 months (median, range 2.4-34.2) after a median follow-up of 11.9 months (range 1.0-61.0 months). Seven HN patients of this group are alive without any sign of recurrence and one patient has died of other causes. All of the 13 breast reconstruction patients included in the study are alive and free of disease at a median follow-up time of 27.4 months (range 13.9-35.7 months). Re-explorations were carried out in three patients due data provided by p_tiO₂ monitoring and one re-exploration was avoided on the basis of adequate blood perfusion assessed with PET. Two patients had donorsite morbidity and 3 patients had partial flap necrosis or fat necrosis. There were no total flap losses. Conclusions: P_tiO₂ monitoring is a feasible method of free flap monitoring when flap temperature is monitored and maintained close to the core temperature. When other monitoring methods give controversial results or are unavailable, [₁₅O] H₂O PET technique is feasible in the evaluation of the perfusion of the newly reconstructed free flaps.

Estudo de metais e de substâncias tóxicas em brinquedos

The main goal of the present study is the analysis of toxic elements in plastic toys commercialized in Brazil. Metals like cadmium, lead, chromium, zinc, and aluminum, along with organic substances, such as phthalates, were identified in different toys by quantitative analytical techniques. Traces of thorium were detected in one of the studied samples. Although the measured radioactive dose was rather low, the presence of such a radioactive contaminant is against to the International Agency of Atomic Energy regulations. Similar toys manufactured in Brazil were analyzed and found to observe the standards defined by the National Institute of Metrology (Inmetro).

Avaliação da biodegradação de matrizes porosas à base de hidroxiapatita para aplicação como fontes radioativas em braquiterapia

Porous ceramic materials based on calcium phosphate compounds (CPC) have been studied aiming at different biomedical applications such as implants, drug delivery systems and radioactive sources for brachytherapy. Two kinds of hydroxyapatite (HAp) powders and their ceramic bodies were characterized by a combination of different techniques (XRF, BET method, SEM, ICP/AES and neutron activation analysis - NAA) to evaluate their physico-chemical and microstructural characteristics in terms of chemical composition, segregated phases, microstructure, porosity, chemical and thermal stability, biodegradation and incorporation of substances in their structures. The results revealed that these systems presented potential for use as porous biodegradable radioactive sources able to be loaded with a wide range of radionuclides for cancer treatment by the brachytherapy technique.

Traçadores: o uso de agentes químicos para estudos hidrológicos, ambientais, petroquímicos e biológicos

This paper presents a revision of the history, definitions, and classification of tracers (natural and artificial, internal and external). The fundamental ideas concerning tracers are described, followed by their application illustrated by typical examples. The advantages and disadvantages of five classes among the most frequently used external tracers (fluorescent, microbial, chemical, radioactive and activable isotopes) are also described in detail. This review also presents some interesting and modern applications of tracers in the areas of diagnostics in medical practice, environmental pollution, hydrology and petroleum chemistry.

Biomassa residual para remoção de íons uranilo

Activities related to nuclear industry, production of phosphoric acid and hospitals have generated considerable volumes of radioactive waste containing uranyl ions. Banana pith was characterized by Scanning Electron Microscopy and Fourier Transform Infrared Spectroscopy and was investigated as a biosorbent for uranyl ions from nitric solutions by batch experiments. Influences of adsorbent size, kinetics and equilibrium adsorption were studied. The biosorption of the uranyl ions followed pseudo-second-order kinetics. The adsorption isotherm data were closely fitted to the Freundlich equation.

RT-PCR and Dot Blot hybridization methods for a universal detection of tospoviruses

Transcriptase reverse - polymerase chain reaction (RT-PCR) and dot blot hybridization with digoxigenin-labeled probes were applied for the universal detection of Tospovirus species. The virus species tested were Tomato spotted wilt virus, Tomato chlorotic spot virus, Groundnut ringspot virus, Chrysanthemum stem necrosis virus, Impatiens necrotic spot virus, Zucchini lethal chlorosis virus, Iris yellow spot virus. Primers for PCR amplification were designed to match conserved regions of the tospovirus genome. RT-PCR using distinct primer combinations was unable to simultaneously amplify all tospovirus species and consistently failed to detect ZLCV and IYSV in total RNA extracts. However, all tospovirus species were detected by RT-PCR when viral RNA was used as template. RNA-specific PCR products were used as probes for dot hybridization. This assay with a M probe (directed to the G1/G2 gene) detected at low stringency conditions all Tospovirus species, except IYSV. At low stringency conditions, the L non-radioactive probe detected the seven Tospovirus species in a single assay. This method for broad spectrum detection can be potentially employed in quarantine services for indexing in vitro germplasm.

Print-capture PCR for detection of tomato begomoviruses from plants and whiteflies

Print-capture (PC) Polymerase chain reaction (PCR) was evaluated as a novel detection method of plant viruses. Tomato (Lycopersicon esculentum) plants infected with begomovirus (fam. Geminiviridae, gen. Begomovirus) and viruliferous whiteflies were used to study the efficiency of the method. Print-capturing steps were carried out using non-charged nylon membrane or filter paper as the solid support for DNA printings. Amplified DNA fragments of expected size were consistently obtained by PCR from infected plants grown in a greenhouse, after direct application of printed materials to the PCR mix. However, virus detection from a single whitefly and from field-grown tomato samples required a high temperature treatment of printed material prior to PCR amplification. Comparison of nylon membrane and filter paper as the solid support revealed the higher efficiency of the nylon membrane. The application of print-capture PCR reduces the chances of false-positive amplification by reducing manipulation steps during preparation of the target DNA. This method maintains all the advantages of PCR diagnosis, such as the high sensitivity and no requirement of radioactive reagents.

Harustetun 110 kV kannatuspylvään konseptin kehittäminen

Diplomityössä kehitettiin harustetun 110 kV kannatuspylvään konsepti tuotteeksi. Pylväs on säänkestävästä teräksestä valmistettu putkipalkkirakenteinen I-pylväs. Tavoitteena oli suunnitella rakenteesta kokonaistaloudellisesti edullinen. Rakenteen suunnittelussa otettiin huomioon valmistus-, kuljetus- ja varastointi- sekä rakentamisnäkökohtia. Työssä perehdyttiin pylväsrakenteiden yksityiskohtiin, putkipalkkien liitosmenetelmiin ja pylvään jalan nivelöintiratkaisuihin. Säänkestävä rakennemateriaali otettiin huomioon rakennesuunnittelussa. Rakenteen lujuusteknisen suunnittelun apuna käytettiin epälineaarista elementtimenetelmää. Pylväsrakenteen käyttäytyminen mallinnettiin geometrisesti epälineaariseksi, ja liitosdetaljien analysointia varten kehitettiin epälineaarisia materiaalimalleja. Rakenteen värähtelykäyttäytyminen analysoitiin myös elementtimenetelmällä. Lopputuloksena saatiin aikaan pylväs, joka täyttää sille asetetut vaatimukset. Pylväs on helposti valmistettava, kuljetettava ja pystytettävä.

Loviisan ydinvoimalaitoksen todennäköisyyspohjaisen riskianalyysin tason 2 epävarmuustarkastelut

Diplomityössä tarkastellaan Loviisan ydinvoimalaitoksen todennäköisyyspohjaisen riskianalyysin tason 2 epävarmuuksia. Tason 2 riskitutkimuksissa tutkitaan ydinvoimalaitosonnettomuuksia, joiden seurauksena osa reaktorin radioaktiivisista aineista vapautuu ympäristöön. Näiden tutkimuksien päätulos on suuren päästön vuotuinen taajuus ja se on pääosin todelliseen laitoshistoriaan perustuva tilastollinen odotusarvo. Tämän odotusarvon uskottavuutta voidaan parantaa huomioimalla merkittävimmät laskentaan liittyvät epävarmuudet. Epävarmuuksia laskentaan aiheutuu muiden muassa vakavan reaktorionnettomuuden ilmiöistä, turvallisuusjärjestelmien laitteista, inhimillisistä toiminnoista sekä luotettavuusmallin määrittelemättömistä osista. Diplomityössä kuvataan, kuinka epävarmuustarkastelut integroidaan osaksi Loviisan ydinvoimalaitoksen todennäköisyyspohjaisia riskianalyysejä. Tämä toteutetaan diplomityössä kehitetyillä apuohjelmilla PRALA:lla ja PRATU:lla, joiden avulla voidaan lisätä laitoshistorian perusteella muodostetut epävarmuusparametrit osaksi riskianalyysien luotettavuusdataa. Lisäksi diplomityössä on laskettu laskentaesimerkkinä Loviisan ydinvoimalaitoksen suuren päästön vuotuisen taajuuden vaihtelua kuvaava luottamusväli. Tämä laskentaesimerkki pohjautuu pääosin konservatiivisiin epävarmuusarvioihin, ei todellisiin tilastollisiin epävarmuuksiin. Laskentaesimerkin tulosten perusteella Loviisan suuren päästön taajuudella on laaja vaihteluväli; virhekertoimeksi saatiin 8,4 nykyisillä epävarmuusparametreilla. Suuren päästön taajuuden luottamusväliä voidaan kuitenkin tulevaisuudessa supistaa, kun hyödynnetään todelliseen laitoshistoriaan perustuvia epävarmuusparametreja.

Kehittyneiden ydinpolttoainekiertojen ympäristövaikutusten ja taloudellisuuden arviointia

Kaikkein yleisin käytössä oleva ydinpolttoainekierto on nykyisin avoin, jossa käytetty ydinpolttoaine loppusijoitetaan suoraan ilman jälleenkäsittelyä. Nykyisin kehitteillä olevat uuden sukupolven ydinreaktorit ovat kuitenkin pääosin suunniteltu osittain tai kokonaan suljetuille ydinpolttoainekierroille, jossa käytetty polttoaine jälleenkäsitellään ja osa materiaaleista kierrätetään. Tämän työn tavoitteena oli arvioida näitä kehittyneitä ydinpolttoainekiertoja ympäristövaikutusten ja taloudellisuuden suhteen. Työn yleisluonteista vertailua varten valittiin neljä erilaista kehittynyttä polttoainekiertoskenaariota, joita verrattiin avoimeen polttoainekiertoon erilaisten parametrien avulla. Parametreinä käytettiin muun muassa uraanin kulutusta, loppusijoitettavan jätteen määrää, aktiivisuutta ja lämmöntuottoa sekä käytönaikaisten radioaktiivisten päästöjen määrää. Yleislounteisen arvioinnin lisäksi työssä tarkasteltiin polttoainekiertoa myös Suomen näkökulmasta. Nykyistä polttoainekiertoa verrattiin kahteen erilaiseen tulevaisuuden versioon. Kestävän kehityksen osalta kehittyneet polttoainekierrot vähensivät ympäristövaikutusten määrää avoimeen polttoainekiertoon verrattuna. Kehittyneiden polttoainekiertojen kustannukset olivat avoimen polttoainekierron kustannuksia suuremmat. Kokonaiskustannuksissa ero oli kaikilla vertailuskenaarioilla alle 20 %, mutta polttoainekiertokustannuksissa kustannusten kasvu oli välillä 27-45 % riippuen skenaariosta. Suomen tapauksessa tulokset olivat hyvin samankaltaisia. Uraanin kulutus ja loppusijoitettavan jätteen määrä väheni kehittyneempien polttoainekiertojen johdosta. Polttoainekiertokustannukset nousivat noin puolitoistakertaisiksi, mutta vaikutus kokonaiskustannuksiin oli vain noin 10 %. Johtopäätöksenä voidaan todeta, ettäydinpolttoainekierron ympäristövaikutuksia on mahdollista vähentää osittain tai kokonaan suljettujen polttoainekiertojen avulla. Vaikka polttoainekierron kustannukset kasvavat, niiden vaikutus ydinsähkön kokonaiskustannuksiin ei ole niin merkittävä.