Low Effort L-i Nuclear Fusion Plasma Control Using Model Predictive Control Laws

One of the main problems of fusion energy is to achieve longer pulse duration by avoiding the premature reaction decay due to plasma instabilities. The control of the plasma inductance arises as an essential tool for the successful operation of tokamak fusion reactors in order to overcome stability issues as well as the new challenges specific to advanced scenarios operation. In this sense, given that advanced tokamaks will suffer from limited power available from noninductive current drive actuators, the transformer primary coil could assist in reducing the power requirements of the noninductive current drive sources needed for current profile control. Therefore, tokamak operation may benefit from advanced control laws beyond the traditionally used PID schemes by reducing instabilities while guaranteeing the tokamak integrity. In this paper, a novel model predictive control (MPC) scheme has been developed and successfully employed to optimize both current and internal inductance of the plasma, which influences the L-H transition timing, the density peaking, and pedestal pressure. Results show that the internal inductance and current profiles can be adequately controlled while maintaining the minimal control action required in tokamak operation.

Circulação e fluxo de material particulado em suspensão no principal canal de acesso à baía de Sepetiba

Entre 06/08/11 e 25/02/12 foram obtidas séries temporais contínuas de intensidade e direção das correntes e intensidade do eco ao longo de toda a coluna dágua, e medições, de temperatura e pressão, próximas ao fundo, na região adjacente ao canal de acesso à baía de Sepetiba (230'16.5"S e 4359'29.4"W, profundidade local de aproximadamente 25 m) através da utilização de um perfilador acústico ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler), modelo WorkHorse BroadBand Sentinel (600 kHz, Teledyne-RDI). A partir dos dados adquiridos, observou-se a existência de correntes intensas próximo ao fundo (até 1,02 m/s), principalmente durante os períodos de enchente sob condições de sizígia, que são fortemente influenciadas pela orientação do canal de navegação. A análise das séries temporais das componentes da velocidade mostraram, em conformidade ao relatado por alguns autores, que esta é uma baía cuja circulação é fortemente influenciada pela dinâmica da maré sendo M2, M4, M6 e M8 as principais componentes harmônicas que atuam no sistema. Além disso, observou-se significativa assimetria da maré, sendo os períodos de enchente consideravelmente mais curtos e associados às correntes mais intensas, o que permite concluir que no setor investigado da baía de Sepetiba há dominância de enchente. Outra característica interessante da área de estudo relaciona-se à observação de que ventos intensos de S-SO são responsáveis pelo empilhamento de água no interior da baía, sendo que altura do nível da superfície da água apresenta relação direta com as variações da pressão atmosférica local. Em diversos períodos, quando há atuação de ventos de E-NE é possível encontrar Água Central do Atlântico Sul (ACAS) no interior da baía de Sepetiba, desde a sua entrada principal até as adjacências da ilha Guaíba. Além disso, foram identificadas diversas oscilações de baixa frequência que puderam ser associadas à variação da pressão atmosférica. Oscilações de alta frequência foram associadas à dinâmica da maré, a co-oscilações da maré e ao vento. Em relação à concentração de Material Particulado em Suspensão (MPS), durante os períodos de sizígia foram registradas as maiores concentrações material particulado na coluna dágua. Durante os períodos de sizígia, o fluxo de MPS é mais pronunciado do que durante as quadraturas, sendo que, independente do período da maré, o fluxo cumulativo de material particulado em suspensão é dirigido para o interior da baía de Sepetiba. Considerando o alinhamento dos vetores de velocidade em conformidade a direção preferencial do canal de navegação, tem-se que o fluxo cumulativo de MPS varia entre dirigido para SE na região próxima ao fundo, a dirigido para NE próximo ao topo da coluna dágua, o que sugere a deflexão do movimento das correntes em consequência do atrito. Ao longo de um dia, o fluxo do material particulado é mais pronunciado durante as enchentes, quando há aumento das tensões cisalhantes que atuam sobre o leito da baía redisponibilizando para a coluna dágua o material que estava depositado no fundo.

Comportamento de forrageamento de Xiphorhynchus fuscus (Aves: Dendrocolaptidae): uma comparação entre áreas de Mata Atlântica de ilha e continente

Mudanças de nicho entre ilhas e continente, ou entre diferentes ilhas, incluem expansões de habitat e faixas mais amplas de estratos verticais de forrageamento. Organismos estão geralmente aptos a explorar apenas uma porção dos recursos que se encontra disponível no ambiente. A maneira como partilham esses recursos, além de definir seu nicho ecológico, pode indicar como as interações entre as espécies influenciam na estrutura da comunidade. Estas espécies, por sua vez, encontram-se associadas por suas relações de alimentação. Entre aves, diferentes espécies se associam para explorar recursos alimentares em agregações como a de espécies que seguem correição de formigas ou em bandos mistos. A associação de aves a bandos mistos tem sido relacionada à diminuição da predação e aumento da eficiência do forrageamento. Nesse tipo de associação, as espécies são categorizadas de acordo com a sua frequência e importância, e podem contribuir com a formação, coesão e manutenção do bando. O presente estudo teve como objetivo comparar o comportamento de forrageamento de Xiphorhynchus fuscus entre áreas de Mata Atlântica de ilha e continente a fim de investigar se existem diferenças em decorrência do isolamento. Foram realizadas transecções e observado o comportamento de forrageamento da espécie entre áreas de ilha e continente adjacente. Os resultados mostram uma diferença nos uso dos estratos verticais entre ilha e continente e entre indivíduos forrageando solitários e em bandos mistos de aves. A maior amplitude dos estratos verticais na ilha e a restrição deles no continente pela espécie, ao forragear solitariamente, indicam um provável efeito relacionado à competição. As diferenças entre o uso dos estratos verticais entre ilha e continente indicam a influência da composição das espécies em bandos mistos no estrato vertical utilizado por X. fuscus quando associado a estes. A menor adesão de X. fuscus a bandos mistos em ilha indica que a ausência de espécies de aves consideradas responsáveis pela associação das espécies e sua manutenção em bandos mistos seja responsável pela diferença encontrada em relação ao continente. Portanto, a diferença entre o número de espécies entre ilha e continente (com menor número na ilha) parece ser preponderante na utilização dos estratos verticais de forrageamento por X. fuscus estando ele associado a bandos mistos ou não

Estudo da cromatina nos sítios de fixação à matriz nuclear no domínio do gene TP53 e das modificações epigenéticas e no modelo de progressão tumoral mamária 21T

Dentre os diversos tipos de câncer agressivos, o câncer de mama é o mais comum em mulheres. Mutações hereditárias e adquiridas, assim como alterações epigenéticas atuam em sinergia na carcinogênese mamária e na progressão tumoral. A proteína P53 é uma supressora de tumor e possui uma atuação fundamental na integridade genômica. Apesar do vasto conhecimento sobre o controle da P53 a nível de proteína, ainda pouco se sabe sobre o controle transcricional do gene TP53. A série 21T, uma série de 4 linhagens celulares originadas da mama da mesma paciente, representando diferentes estágios de progressão tumoral mamária, é um eficiente modelo para investigação das alterações epigenéticas e suas influências na expressão gênica ao longo da progressão do câncer de mama. Nós analisamos a organização do domínio do gene TP53 através da técnica de arranjo de DNA, em diversas linhagens celulares de câncer de mama e linhagens controle, e realizamos uma tentativa de caracterizar estes elementos de DNA nas linhagens controle não-tumorais HB2 e MCF10A e nas tumorais MCF-7, MDA-MB-231, T47D, através dos marcadores epigenéticos de eucromatina, H4Ac, e heterocromatina, H3K9me3. Ainda analisamos a ligação de proteínas à região associada à matriz nuclear (MAR), denominada MAR 2, e a possível ligação da proteína ligante à matriz nuclear (MARBP), PARP-1, através de ensaios de gel shift (EMSA). Detectamos que na linhagem controle epitelial mamária, HB2, o gene TP53 está posicionado num domínio de DNA relativamente pequeno, aproximadamente 50 kb, delimitado por dois sítios de fixação à matriz nuclear. Interessantemente, esta estrutura de domínio se apresentou radicalmente diferente nas linhagens de câncer de mama estudadas, MCF7, T47D, MDA-MB-231 e BT474, nos quais o tamanho do domínio estudado estava aumentado e a transcrição do TP53 diminuída. Os enriquecimentos com os marcadores epigenéticos de cromatina H4Ac e H3K9me3 estão diferentemente distribuídos nas MARs nas linhagens celulares. Surpreendentemente, a MAR 2 apresentou uma ligação altamente específica, o que poderia representar a atuação de fatores transcricionais envolvidos na organização da cromatina. Através de programas de bioinformática, detectamos putativos sítios para interessantes fatores de transcrição, tais como o c/EBP-beta e c-myb, que poderiam atuar em cis regulando a expressão do gene TP53 e outros flanqueadores. Nós propusemos um modelo para a organização da cromatina na região de domínio do gene TP53 com os genes flanqueadores. Através da série 21T, detectamos uma hipometilação global genômica, nas células cancerosas 21NT e 21MT1. Uma importante diminuição da expressão global do marcador H4Ac nas células metastáticas 21MT1, foi detectada em relação às outras linhagens. Os níveis de RNAm das principais enzimas relacionadas as modificações epigenéticas são consistentes com as observadas hipometilação genômica e hipoacetilação. Através de microscopia confocal, verificamos que o marcador H4Ac está localizado, na maior parte na periferia e o marcador H3K9me3, pericêntrico nos núcleos tumorais. Por fim, verificamos que o promotor P1 do gene TP53 apresenta um estado de cromatina aberta, e a expressão do gene TP53 é similar em todas as células da série 21T.