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Polietileno de ultra alto peso molecular como material de base para blindagens da radiação cósmica em aplicações aeroespaciaisMarlon Antonio Pereira 07 February 2013 (has links)
Materiais com alto teor de hidrogênio e compostos por elementos de baixa massa atômica possuem boas propriedades de blindagem contra os efeitos dos raios cósmicos galácticos e solares, por serem menos efetivos na geração de radiação secundária que os materiais pesados de alta massa nuclear. Dentre estes materiais, ao lado do alumínio, o polietileno tem sido utilizado como material de referência e de base para compósitos aplicados em estruturas e blindagens contra radiação cósmica para aplicações aeroespaciais. Neste trabalho, o polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE), tanto puro quanto aditivado com 10% de cloreto de cádmio em massa, foi avaliado com respeito às suas propriedades de blindagem à radiação cósmica aprisionada existente numa órbita baixa (LEO). Considerando o alto custo e as dificuldades de se obter fontes de radiação com a composição e energia da radiação cósmica existente no espaço e na atmosfera em altitudes de voo de alto teto operacional, a metodologia adotada nesta avaliação foi a realização experimentos de transmissão de feixes colimados e de produção de radiação secundária (elétrons, gamas e nêutrons térmicos) com fontes de nêutrons e de gamas convencionais de laboratório para certificar a descrição microscópica da blindagem (materiais e secções de choque) e a sua eficácia (coeficientes de transmissão) em condições controladas e em geometria simples. Baseadas nesta descrição das blindagens foram realizadas simulações de Monte Carlo com softwares de desempenho e confiabilidade amplamente reconhecidos (Geant4), disponibilizados pela Agência Espacial Europeia (ESA) no site SPENVIS, avaliando-se, em especial, a radiação secundária produzida pela blindagem sujeita à fluência total da radiação cósmica aprisionada proveniente da simulação de uma missão de órbita similar à do satélite sino-brasileiro da série CBERS. Na região de energia das fontes convencionais as amostras foram caracterizados quanto aos seus coeficientes de atenuação totais para gamas de 59 a 1408 keV, curva de deposição de dose para gamas do 60Co, transmissão de nêutrons rápidos, geração e absorção de nêutrons térmicos e geração de cascata de elétrons e gamas secundários produzidos por nêutrons rápidos provenientes de uma fonte de 241Am-Be. As amostras empregadas nos experimentos foram placas cilíndricas de 6,5 cm de diâmetro e espessuras de 0,60 g/cm2, moldadas por compressão a quente. Os resultados experimentais obtidos foram comparados com parâmetros calculados a partir das secções de choque das principais interações de gamas monoenergéticos e de nêutrons rápidos com os átomos dos materiais da blindagem e seus respectivos núcleos. O efeito do aditivo (cloreto de cádmio) no polietileno é a remoção mais efetiva da radiação gama e de elétrons secundários com energia abaixo de 200 keV e a redução do albedo e da transmissão de nêutrons térmicos por um fator que pode chegar até 4, dependendo da espessura da blindagem. Entretanto, para a redução da dose devida à radiação cósmica estes efeitos não foram significativos, uma vez que a maior contribuição para a dose deve-se às partículas ionizantes de alta energia transmitidas e à radiação secundária de energia acima de 1 MeV produzida na blindagem.
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