Made available in DSpace on 2018-08-01T21:59:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10675_TESE final Lucas_Sousa_Carvalho_Martins - PPGFis.pdf: 741926 bytes, checksum: 652c590ad50040bfa21582cdee75dd00 (MD5) Previous issue date: 2017-02-06 / Conjunto de bases Gaussianas contraído para todos os elétrons de qualidade tripla zeta de valência mais funções de polarização (TZP) para os elementos Cs, Ba, La e de Hf até Rn foi apresentado. Conjunto de bases Douglas-Kroll-Hess (DKH) para os elementos da quinta fila também foi reportado. Recontraímos os conjuntos de bases original TZP, i.e., os valores dos coeficientes de contração foram reotimizados usando o Hamiltoniano DKH de segunda ordem. Por adição de funções difusas (simetrias s, p, d, f e g), que foram otimizadas para os estados fundamentais dos ânions, um conjunto de bases TZP aumentado foi construído. Usando o funcional de três parâmetros de Becke (troca) e de Lee, Yang e Parr (correlação) (B3LYP), o desempenho do conjunto de bases TZP foi avaliado via predição de energia de ionização atômica bem como constantes espectroscópicas de alguns compostos. Conjuntos de bases para todos os elétrons de contração segmentada de qualidade dupla zeta de valência mais funções de polarização (DZP) para os elementos de Ce até Lu também foram gerados para serem usados com os Hamiltonianos não relativístico e DKH. Ao nível B3LYP, as energias de ionização atômicas, os comprimentos de ligação de equilíbrio, e as energias de atomização DZP-DKH dos trifluoretos de lantanídeos foram calculadas e comparadas com dados teóricos de referência e experimentais reportados na literatura. Finalmente, para os actinídeos, dois conjuntos de bases para todos os elétrons de contração segmentada DZP foram desenvolvidos. Um deles deve ser usado com o Hamiltoniano não relativístico, enquanto o outro com o Hamiltoniano DKH. Para os tricloretos de actinídeos, parâmetros geométricos, cargas atômicas dos actinídeos e populações para os orbitais de valência dos actinídeos foram calculados usando o funcional B3LYP em conjunção com o conjunto de bases DZP-DKH. Para UCl3 e UF3, energias de dissociação também foram reportadas. Comparação com valores teóricos de referência e experimentais encontrados na literatura foi realizada. Verifica-se que o desempenho dos conjuntos de bases relativísticos compactos gerados neste trabalho são regulares, eficientes e confiáveis. Eles são extremamente úteis em cálculos de propriedades moleculares que necessitam de considerar explicitamente os elétrons do caroço.

Made available in DSpace on 2014-06-12T23:03:37Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9526_1.pdf: 10435939 bytes, checksum: 5999b540f1487bd08bd32fdc679af9c5 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2004 / Desde a sua concepção em 1994, o modelo SMLC, Sparkle Model for Lanthanide Complexes, tem sido utilizado apenas para o cálculo das geometrias do estado fundamental de complexos de Eu(III). Neste trabalho, aperfeiçoamos em muito este modelo para o íon Eu(III) e iniciamos o procedimento de extensão do mesmo para os outros íons lantanídeos. Desenvolvemos também uma versão do modelo para actinídeos, SMAC/AM1, em particular para o íon Th(IV). No processo de parametrização destes modelos, dois pontos são de fundamental importância: (i) a escolha de um conjunto de treinamento capaz de representar bem o nosso universo de estruturas de complexos e (ii) a escolha de uma função resposta capaz de possibilitar a reprodução satisfatória das propriedades de interesse, que no nosso caso foram comprimentos e ângulos de ligação envolvendo o íon metálico. Na primeira etapa, a escolha certa de um pequeno, mas representativo conjunto de treinamento foi fundamental, pois no processo de parametrização estas estruturas foram calculadas milhares de vezes até que os parâmetros capazes de reproduzir mais exatamente as estruturas cristalográficas fossem encontrados. Por este motivo, realizamos uma análise de agrupamentos hierárquicos para cada íon utilizando todas as estruturas disponíveis no CSD (Cambridge Structural Database 2003). Esta análise resultou, em geral, na classificação das estruturas em sete grupos distintos onde o critério de separação foi o tipo de ligante presente no complexo. Assim, foi possível, para todos os íons parametrizados, escolher um conjunto de treinamento pequeno, mas capaz de representar qualquer tipo de complexo contendo o íon em questão. Na outra etapa, resolvemos adotar uma função resposta em que as propriedades consideradas, no nosso caso distâncias e ângulos de ligação, estivessem intimamente relacionadas com os parâmetros do íon que estávamos buscando. Esta nova função resposta é composta de duas parcelas: a primeira delas é igual ao quadrado da diferença entre as distâncias interatômicas experimentais, Ri exp e calculadas, Ri calc, que envolvem o íon metálico multiplicado por um peso wi e a segunda parcela é a diferença entre os ângulos experimentais, i exp e os calculados, i calc, em que o íon metálico encontra-se no vértice, multiplicada por um peso wj. Durante o procedimento de parametrização para o íon Eu(III), o primeiro dos lantanídeos a ser parametrizado, inúmeros testes foram realizados e cada termo da função resposta foi exaustivamente analisado até que conseguíssemos encontrar um conjunto de parâmetros que tornasse o nosso método realmente robusto. Com o mesmo procedimento utilizado na concepção dos parâmetros do íon Eu(III), parametrizamos os íons Gd(III) e Tb(III) e estendemos a metodologia para actinídeos - Th(IV). Os modelos foram validados de duas formas distintas. A primeira delas foi através de conjuntos testes contendo várias estruturas para cada íon. A outra forma de validação, foi a realização de cálculos ab initio RHF/STO-3G/ECP para sete estruturas representativas de cada um dos grupos obtidos pela análise de agrupamentos. A análise dos resultados obtidos mostrou que para o íon Eu(III) esta nova versão resolveu vários problemas detectados na versão anterior, SMLC II. Dentre os mais importantes estão: (i) a capacidade de predizer, muito bem, estruturas com qualquer tipo de ligante, ao contrário do SMLC II que só era capaz de predizer muito bem estruturas com ligantes do tipo -dicetonas; (ii) correção dos ligantes nitratos, que nas versões anteriores coordenavam-se de forma monodentada ao íon Eu(III) e que nesta nova versão passaram a coordenar-se corretamente (ligante bidentado); (iii) uma melhora razoável na descrição de ligantes pequenos, como água ou isotiocianato. O avanço do modelo SMLC/AM1 para o íon Eu(III) foi de tal forma significativo que nos possibilitou compará-lo com resultados obtidos a partir de metodologias ab initio. O mesmo foi feito para os outros íons lantanídeos e actnídeos estudados. Para o íon európio (III) o erro médio absoluto obtido com o modelo SMLC/AM1 foi de 0,115 Å e a metodologia ab initio RHF/STO-3G/ECP apresentou um erro médio absoluto de 0,123 Å, ou seja, o modelo SMLC/AM1 foi 6% mais exato. Para os íons Gd(III) e Tb(III), o modelo SMLC/AM1 foi, respectivamente, 16% e 31% mais exato que a metodologia ab initio utilizada. No caso do íon actinídeo Th(IV), o erro médio absoluto obtido com o modelo SMAC/AM1 foi de 0,126 Å e a metodologia ab initio utilizada apresentou um erro de 0,113 Å. Neste caso, o modelo SMAC/AM1 ficou a apenas 10% da metodologia RHF/STO-3G/ECP. Com base nos resultados obtidos com este trabalho, podemos então afirmar que os modelos SMLC/AM1 e SMAC/AM1 apresentaram um nível de exatidão comparável ou, em alguns casos, superior ao da metodologia ab initio, RHF/STO-3G/ECP, na predição, tanto das distâncias entre o íon Ln(III) ou Ac(IV) e os átomos que compõem o poliedro de coordenação, como também entre os átomos do poliedro

Neste trabalho apresentamos um estudo das reações de spallation a energias interme- diárias em núcleos actinídeos e pré-actinídeos. Para esta finalidade foi utilizado o modelo de Monte Carlo CRISP (Colaboração Rio-São Paulo), que neste estudo foi importante na reprodução da distribuição de massa de produtos residuais e as seções de choque de fissão e espalação. Estes observáveis são importantes para o estudo de Reatores Hibridos ADS considerado como dispositivos promissores para a transmutação de resíduos nucle- ares. Os modelos físicos necessários para uma correta simulação de dados experimentais foram já implementadas no CRISP, como o modelo de evaporação para emissão de par- tículas descrito por Weisskopf de 1937, e para fissão o clássico modelo de Bohr/Wheeler de 1939. Para a obtenção da distribuição dos fragmentos de massa de fissão o CRISP conta também com um modelo baseado na parametrização multimodal de fissão, que si- mula os processos de fissão simétrica e assimétrica predominantes em altas e baixas ener- gias, respectivamente. Os resultados obtidos do CRISP depois da aplicação dos modelos mencionados, foram os rendimentos de massa dos fragmentos residuais, os quais foram analisadas para o cálculo da seção de choque de fissão e espalação mediante uma fórmula implementada no modelo. Com o resultado se fez o gráfico da distribuição de massa para cada uma das reações analisadas. Uma das reações estudadas foi a reação induzida por fótons de Bremsstrahlung com energias máximas de 50 e 3500 MeV em um alvo de 181 Ta, calculando a distribuição de massa de fissão e espalação, mostrando bons resultados de acordo com os dados experimentais. Nas reações induzidas por prótons foram calcula- das as seções de choque de fissão e espalação assim como sua respectiva distribuição de massa dos produtos residuais. Neste caso estudamos duas reações, sendo: a reação p (1 GeV) + 208 Pb, e a reação de p (660 MeV) + 238 U. Para a primeira reação com chumbo os resultados do CRISP foram comparados com dados experimentais, e também com os resultados obtidos do modelo MCNPX-Bertini do trabalho de Baylac-Domengetroy de 2003, que simulou a mesma reação com chumbo. Obtendo-se melhores resultados com o CRISP mas com uma superestimação de dados no final da distribuição calculada. No caso do urânio, foi necessário usar a chamada fissão superassimétrica porque a distribuição de massa experimental é mais complexa e o modelo multimodal clássico não é suficiente para sua correta simulação. Foi também estudado as reações induzidas por dêuterons usando o modelo CRISP, mostrando os resultados da distribuição de massa para 197 Au e 208 Pb com algumas limitações do modelo para este tipo de reações. / In this work we present a study of the spallation reactions by intermediate energies in actinide and pre-actinide nuclei. For this purpose we used the Monte Carlo model CRISP (Rio-São Paulo Collaboration), for our study was important in the reproduction of the mass distribution of waste products and the total fission and spallation cross secti- ons. These observables are important for the study of Accelerator Driven System Reac- tors (ADS) considered as promising devices for the transmutation of nuclear waste. The physical models needed for a correct simulation of experimental data were already imple- mented in CRISP, such as the evaporation model for emission of particles described by Weisskopf in 1937, and the classical Bohr/Wheeler model in 1939, for fission. To obtain the fragment mass distribution for fission, CRISP has a model based on multimodal fis- sion parameter, which simulates the processes called symmetric and asymmetric fission that are predominant at high and low energies respectively. The CRISP results, obtai- ned after the application of the above mentioned models, were the mass yield of residual fragments, which were analyzed to calculate the fission and spallation cross section using a formula that was implemented in the CRISP model. With these result was obtained the mass distribution for each reaction analyzed. One of the reactions studied was a re- action induced by Bremsstrahlung photons with endpoint energies of 50 MeV and 3500 in a target 181 Ta, calculating the fission and spallation mass distribution, showing good results according the experimental data. In the reactions induced by protons were cal- culated fission and spallation cross sections as well as their respective mass distribution of the residual products. In this case we study two reactions, as follows: p (1 GeV) + 208 , and p (660 MeV) + 238 U. For the first reaction with lead, the results of CRISP were compared with experimental data and with results obtained of MCNPX-Bertini model of Baylac-Domengetroy work in 2003, simulated the same reaction with lead. Obtaining better results with CRISP, but with data-overestimated at the end of calculated distribu- tion. For uranium it was necessary to use the called superasymmetric fission, because the experimental mass distribution is more complicated and the classical model is not suffi- cient for a correct simulation. Has been also studied the reactions induced by deuterons using the CRISP model, showing the mass distribution

Neste trabalho apresentamos um estudo das reações de spallation a energias interme- diárias em núcleos actinídeos e pré-actinídeos. Para esta finalidade foi utilizado o modelo de Monte Carlo CRISP (Colaboração Rio-São Paulo), que neste estudo foi importante na reprodução da distribuição de massa de produtos residuais e as seções de choque de fissão e espalação. Estes observáveis são importantes para o estudo de Reatores Hibridos ADS considerado como dispositivos promissores para a transmutação de resíduos nucle- ares. Os modelos físicos necessários para uma correta simulação de dados experimentais foram já implementadas no CRISP, como o modelo de evaporação para emissão de par- tículas descrito por Weisskopf de 1937, e para fissão o clássico modelo de Bohr/Wheeler de 1939. Para a obtenção da distribuição dos fragmentos de massa de fissão o CRISP conta também com um modelo baseado na parametrização multimodal de fissão, que si- mula os processos de fissão simétrica e assimétrica predominantes em altas e baixas ener- gias, respectivamente. Os resultados obtidos do CRISP depois da aplicação dos modelos mencionados, foram os rendimentos de massa dos fragmentos residuais, os quais foram analisadas para o cálculo da seção de choque de fissão e espalação mediante uma fórmula implementada no modelo. Com o resultado se fez o gráfico da distribuição de massa para cada uma das reações analisadas. Uma das reações estudadas foi a reação induzida por fótons de Bremsstrahlung com energias máximas de 50 e 3500 MeV em um alvo de 181 Ta, calculando a distribuição de massa de fissão e espalação, mostrando bons resultados de acordo com os dados experimentais. Nas reações induzidas por prótons foram calcula- das as seções de choque de fissão e espalação assim como sua respectiva distribuição de massa dos produtos residuais. Neste caso estudamos duas reações, sendo: a reação p (1 GeV) + 208 Pb, e a reação de p (660 MeV) + 238 U. Para a primeira reação com chumbo os resultados do CRISP foram comparados com dados experimentais, e também com os resultados obtidos do modelo MCNPX-Bertini do trabalho de Baylac-Domengetroy de 2003, que simulou a mesma reação com chumbo. Obtendo-se melhores resultados com o CRISP mas com uma superestimação de dados no final da distribuição calculada. No caso do urânio, foi necessário usar a chamada fissão superassimétrica porque a distribuição de massa experimental é mais complexa e o modelo multimodal clássico não é suficiente para sua correta simulação. Foi também estudado as reações induzidas por dêuterons usando o modelo CRISP, mostrando os resultados da distribuição de massa para 197 Au e 208 Pb com algumas limitações do modelo para este tipo de reações. / In this work we present a study of the spallation reactions by intermediate energies in actinide and pre-actinide nuclei. For this purpose we used the Monte Carlo model CRISP (Rio-São Paulo Collaboration), for our study was important in the reproduction of the mass distribution of waste products and the total fission and spallation cross secti- ons. These observables are important for the study of Accelerator Driven System Reac- tors (ADS) considered as promising devices for the transmutation of nuclear waste. The physical models needed for a correct simulation of experimental data were already imple- mented in CRISP, such as the evaporation model for emission of particles described by Weisskopf in 1937, and the classical Bohr/Wheeler model in 1939, for fission. To obtain the fragment mass distribution for fission, CRISP has a model based on multimodal fis- sion parameter, which simulates the processes called symmetric and asymmetric fission that are predominant at high and low energies respectively. The CRISP results, obtai- ned after the application of the above mentioned models, were the mass yield of residual fragments, which were analyzed to calculate the fission and spallation cross section using a formula that was implemented in the CRISP model. With these result was obtained the mass distribution for each reaction analyzed. One of the reactions studied was a re- action induced by Bremsstrahlung photons with endpoint energies of 50 MeV and 3500 in a target 181 Ta, calculating the fission and spallation mass distribution, showing good results according the experimental data. In the reactions induced by protons were cal- culated fission and spallation cross sections as well as their respective mass distribution of the residual products. In this case we study two reactions, as follows: p (1 GeV) + 208 , and p (660 MeV) + 238 U. For the first reaction with lead, the results of CRISP were compared with experimental data and with results obtained of MCNPX-Bertini model of Baylac-Domengetroy work in 2003, simulated the same reaction with lead. Obtaining better results with CRISP, but with data-overestimated at the end of calculated distribu- tion. For uranium it was necessary to use the called superasymmetric fission, because the experimental mass distribution is more complicated and the classical model is not suffi- cient for a correct simulation. Has been also studied the reactions induced by deuterons using the CRISP model, showing the mass distribution

Foram medidas as seções de choque de eletrofissão para os elementos Ta, Au e 182W de 35 MeV a 250 MeV e, através do formalismo dos fótons virtuais, as correspondentes seções de choque de fotofissão foram obtidas por desconvolução. Um método original para extração da energia média de excitação do núcleo composto é apresentado utilizando-se, como dados de entrada, apenas a seção de choque experimental de fotofissão e a probabilidade de fissão calculada. Da energia de excitação foi possível obter-se informações sobre o caminho livre médio do píon, a seção de choque píon-núcleon e o termo complexo do potencial óptico do méson no Au, Ta e 182W. / The electrofission cross sections of Au, Ta and 182W were measured in the energy range 35 - 250 MeV, and the corresponding photofission cross sections were deconvoluted by means of the virtual photon formalism. An original data analysis method was developed which allowed obtaining the excitation energy, using the experimental photofission cross sections and the calculated fission probabilities as inputs. From the excitation energy, plus an approach for the pion-nucleon interaction, the photopion mean free path in Au, Ta and 182W was deduced, along with the main characteristics of the pion-nucleon optical potential.

Foram medidas as seções de choque de eletrofissão para os elementos Ta, Au e 182W de 35 MeV a 250 MeV e, através do formalismo dos fótons virtuais, as correspondentes seções de choque de fotofissão foram obtidas por desconvolução. Um método original para extração da energia média de excitação do núcleo composto é apresentado utilizando-se, como dados de entrada, apenas a seção de choque experimental de fotofissão e a probabilidade de fissão calculada. Da energia de excitação foi possível obter-se informações sobre o caminho livre médio do píon, a seção de choque píon-núcleon e o termo complexo do potencial óptico do méson no Au, Ta e 182W. / The electrofission cross sections of Au, Ta and 182W were measured in the energy range 35 - 250 MeV, and the corresponding photofission cross sections were deconvoluted by means of the virtual photon formalism. An original data analysis method was developed which allowed obtaining the excitation energy, using the experimental photofission cross sections and the calculated fission probabilities as inputs. From the excitation energy, plus an approach for the pion-nucleon interaction, the photopion mean free path in Au, Ta and 182W was deduced, along with the main characteristics of the pion-nucleon optical potential.