Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2018-04-25T12:46:52Z No. of bitstreams: 1 dissertação mestrado ien 2018 William Luna Salgado.pdf: 2344749 bytes, checksum: ea9367443eda44509d009585d80f788c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-25T12:46:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertação mestrado ien 2018 William Luna Salgado.pdf: 2344749 bytes, checksum: ea9367443eda44509d009585d80f788c (MD5) Previous issue date: 2018-02 / Os oleodutos são sistemas de dutos interconectados utilizados no transporte de grandes quantidades de petróleo e seus derivados, são mais econômicos, eliminam a necessidade de estocagens e, além disso, apresentam grande segurança na operação minimizando a possibilidade de perdas ou roubos. Em muitos casos, especialmente na indústria petroquímica, a mesma linha de transporte é usada para transportar mais do que um tipo de produto (poliduto), tais como: gasolina, diesel e querosene. Na operação de um poliduto existe uma sequência de produtos a serem transportados e durante a troca do produto, ainda existem frações de volume do produto anterior ocorrendo, desta forma, contaminações. A solução tradicional é descartar todo este volume, no entanto é importante identificar precisamente esta região visando reduzir os custos de reprocessamento e tratamento dos produtos descartados. Este trabalho apresenta uma metodologia para avaliar a sensibilidade da técnica de densitometria gama na identificação precisa da região de interface aperfeiçoando o transporte de subprodutos do petróleo em polidutos. O estudo considerou uma geometria composta por uma fonte de 137Cs, uma tubulação de acrílico medindo 8,0 cm de diâmetro e um detector de NaI(Tl) 1x1” ”, um posicionado diametralmente oposto a fonte de radiação para medir o feixe transmitido. Utilizando simulações computacionais por meio do método de Monte Carlo com o código MCNPX foi proposta uma geometria de medição que apresentasse a maior sensibilidade para o cálculo das frações de volume. Os dados técnicos pertinentes (dimensões e materiais) para realizar a simulação dos detectores foram baseadas em informações obtidas a partir da técnica de gamagrafia. O estudo teve uma validação teórica por meio de equações analíticas e os resultados mostram que é possível identificar a região de interface com precisão de equivalente a 1%. / Pipelines are interconnected ducts systems used to transport large quantities of petroleum and its by-products, are more economical, eliminate the need for stocks and, in addition, present great safety in operation minimizing the possibility of loss or theft. In many cases, especially in the petrochemical industry, the same transport line is used to carry more than one type of product (poliduct), such as: gasoline, diesel and kerosene. In the operation of a poliduct there is a sequence of products to be transported and during the exchange of the product, there are still fractions of volume of the previous product thus occurring contaminations. The traditional solution is to discard all this volume; however it is important to identify precisely this region in order to reduce the costs of reprocessing and treatment of discarded products. This work presents a methodology to evaluate the sensitivity of the gamma densitometry technique in the precise identification of the interface region by optimizing the transportation of petroleum by - products into polyducts. The study considered geometry composed of a source of 137Cs, an acrylic tubing measuring 8.0 cm in diameter and a 1x1 "NaI (T1) detector, a position diametrically opposed to a radiation source to measure the transmitted beam. Using computational simulations using the Monte Carlo method with the MCNPX code, measurement geometry with the highest sensitivity for the calculation of volume fractions was proposed. The pertinent technical data (dimensions and materials) to perform the simulation of the detectors were based on information obtained from the gammagraphy technique. The study had a theoretical validation through analytical equations and the results show that it is possible to identify the interface region with an accuracy of 1%.

Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2018-05-09T13:11:49Z No. of bitstreams: 1 dissertação mestrado ien 2018 Tamara Porfiro Teixeira.pdf: 807837 bytes, checksum: b01215afaee9c4a8b22c3267552cfcbc (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-09T13:11:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertação mestrado ien 2018 Tamara Porfiro Teixeira.pdf: 807837 bytes, checksum: b01215afaee9c4a8b22c3267552cfcbc (MD5) Previous issue date: 2018-02 / Este trabalho apresenta uma metodologia para predição de incrustação concêntricas e excêntricas em tubulações utilizadas na indústria de petróleo off-shore. A aproximação é baseada nos princípios de densitometria gama e redes neurais artificiais. Foi desenvolvido um modelo de estudo preliminar visando definir as composições do duto e incrustações. Para isso, foi avaliada a influência na transmissão gama de dutos com quatro tipos diferentes de aços utilizados em plataformas de petróleo, bem como a influência das principais formações inorgânicas de depósitos. A divergência da fonte radioativa também foi considerada nessa avaliação, com aberturas de colimação de 2 mm a 7 mm, com passos de 2,5 mm. Após a definição da composição do duto e incrustação, foi definida uma geometria de medição por meio do código MCNP-X para calcular a espessura da incrustação por meio de equações analíticas independentemente dos fluidos presentes no duto (água salgada, gás e óleo). A geometria representativa utiliza um duto composto por Ferro, com incrustação inorgânica formada por sulfato de bário (BaSO4). Modelos de incrustações concêntricas foram simulados e os dados obtidos foram utilizados para treinamento e validação de uma rede neural artificial, bem como modelos de incrustações excêntricas. O sistema de detecção simulado consistiu em uma geometria com feixe estreito com 2 mm de abertura de colimação, compreendendo uma fonte de raios gama (137Cs) e detectores NaI(Tl) 2x2” posicionados adequadamente ao redor do sistema duto-incrustação-fluido para o cálculo da espessura de incrustação considerando o feixe transmitido e o espalhado. O espalhamento Compton foi considerado nos casos de incrustações com formação excêntrica para auxílio na determinação e localização das espessuras máximas de incrustação. Os modelos teóricos foram desenvolvidos usando o código matemático MCNPX e utilizados para o treinamento, teste e validação das redes neurais artificiais. A metodologia proposta foi capaz de predizer as espessuras de incrustações concêntricas e excêntricas com resultados satisfatórios para esses dois tipos de formações inorgânicas. / This work presents a methodology for predicting concentric and eccentric scales in pipelines used in the offshore oil industry. The approximation is based on the principles of gamma densitometry and artificial neural networks. A preliminary study model was developed to define the compositions of the duct and scale. In order to do so, the influence of pipeline transmission with four different types of steel used in oil platforms was evaluated, as well as the influence of the main inorganic deposit formations. The divergence of the radioactive source was also considered in this evaluation, with collimation openings of 2 mm to 7 mm, with steps of 2.5 mm. After defining the composition of the duct and scale, a measurement geometry was defined by means of the MCNP-X code to calculate the scale thickness by means of analytical equations, independent of the fluids present in the duct (salt water, gas and oil). The representative geometry uses a duct composed of iron, with inorganic scale formed by barium sulfate (BaSO4). Concentric scale models were simulated and the data obtained were used for training and validation of an artificial neural network, as well as eccentric scale models. The simulated detection system consisted of a narrow-beam geometry with a 2 mm collimation aperture, comprising a gamma ray source (137Cs) and 2x2 "NaI (Tl) sensors suitably positioned around the duct-scale-fluid system for calculation of the scale thickness considering the transmitted beam and the scattered beam. Compton scattering was considered in cases of eccentric scale to aid in the determination and location of maximum scale thicknesses. The theoretical models were developed using the mathematical code MCNP-X and used for training, testing and validation of artificial neural networks. The proposed methodology was able to predict the concentric and eccentric scale thicknesses with satisfactory results for these two types of inorganic formations.

Ionizing radiation has a harmful potential to humans, so the protection of workers and public individuals is fundamental for the safe use of radiation in different practical purpose. Therefore, is necessary to set exposure limits to radiation using dosimetric quantities such as equivalent dose and effective dose. However equivalent and effective dose are not directly measured, so it is necessary calculate conversion coefficients (CC¡¦s) which relates this quantities with measured quantities such as particles fluence. In the literature exposure scenarios are, in general, built with simulator in the standing posture, but exposure of individuals to radiation can occur in other posture, so the aim of this work is calculate and compare the absorbed dose-to-fluence conversion coefficients (DT/ ¶) and effective dose-to-fluence conversion coefficients (E/ ¶) for the female hybrid simulator (UFHADF) in the standing and sitting posture and for the male hybrid simulator (UFHADM) in the standing posture using the Monte Carlo code MCNPX for monoenergetic protons from 2 MeV to 10 GeV and in the antero posterior (AP), postero anterior (PA), right lateral (RLAT), left lateral (LLAT), rotational (ROT) and isotropic (ISO) exposure scenarios. Comparing the CC¡¦s between standing and sitting posture of UFHADF simulator, it was observed that in the AP and PA irradiation geometry the relative differences in the head, chest and the superior abdomen organs were not relevant. However in the others irradiation geometries, for some organs in the abdomen and chest region differences in CC¡¦s were observed. The organs that presented more differences in CC¡¦s were uterus (538 % in RLAT geometry), bladder (80 % in ROT geometry) and ovaries (2861 % in LLAT geometry) since this organs are located in the lower abdominal region, in which the position of legs and arms are different between standing and sitting posture. Calculate the DT/ ¶ e E/ ¶ nconversion coefficients using simulator in the sitting posture is important to estimate more precisely the dose in individuals exposed to radiation in actual scenarios. / As radiacoes ionizantes tem um potencial danoso aos seres humanos e, por isso, a protecao de trabalhadores e de individuos do publico e essencial para o uso seguro das mesmas nos diversos fins praticos. Desta forma, e necessario estabelecer limites de exposicao com relacao a estes tipos de radiacao e, para tanto, sao utilizadas grandezas dosimetricas como a dose equivalente e a dose efetiva. Como a dose equivalente e a dose efetiva nao sao medidas diretamente faz-se necessario o calculo de coeficientes de conversao (CC¡¦s) em ambito computacional, pois eles relacionam estas grandezas com grandezas mensuraveis, como a fluencia de particulas. Como na literatura os cenarios de exposicao sao, em geral, construidos com simuladores implementados na postura vertical e nem sempre a exposicao de individuos a radiacao ocorre nessa postura, esse trabalho tem como finalidade, utilizar o codigo de transporte de radiacao Monte Carlo MCNPX e o simulador antropomorfico adulto feminino UFHADF nas posturas vertical e sentada e o simulador masculino UFHADM na postura vertical para obter e comparar os coeficientes de conversao para dose absorvida (DT) e dose efetiva (E) em termos da fluencia (£X) (DT/£X e E/£X) para protons monoenergeticos de 2 MeV ate 10 GeV, para os cenarios de irradiacao antero-posterior (AP), postero-anterior (PA), lateral direito (RLAT), lateral esquerdo (LLAT), rotacional (ROT) e isotropico (ISO). Na comparacao dos CC¡¦s entre o simulador UFHADF nas posturas vertical e sentada, foi observado que a diferenca relativa entre os CC¡¦s nos orgaos da regiao da cabeca, do torax e do abdomen superior nao foram relevantes nas geometrias de irradiacao AP e PA. Ja nas demais geometrias de irradiacao, para alguns orgaos da regiao do abdomen e torax diferencas nos CC¡¦s foram observadas. Os orgaos que mais apresentaram diferencas nos CC¡¦s foram o utero (538 % na geometria RLAT), a bexiga (80 % na geometria ROT) e os ovarios (2861 % na geometria LLAT) que se localizam na regiao abdominal inferior, regiao onde ha a diferenca na posicao das pernas e bracos do simulador. Assim, o calculo dos coeficientes de conversao DT/ ¶ e E/ ¶ utilizando simuladores antropomorficos na postura sentada e importante para uma estimativa mais precisa da dose em individuos submetidos a cenarios reais de exposicao a radiacao.

Ionizing radiation has a harmful potential to humans, so the protection of workers and public individuals is fundamental for the safe use of radiation in different practical purpose. Therefore, is necessary to set exposure limits to radiation using dosimetric quantities such as equivalent dose and effective dose. However equivalent and effective dose are not directly measured, so it is necessary calculate conversion coefficients (CCs) which relates this quantities with measured quantities such as particles fluence. In the literature exposure scenarios are, in general, built with simulator in the standing posture, but exposure of individuals to radiation can occur in other posture, so the aim of this work is calculate and compare the absorbed dose-to-fluence conversion coefficients (DT/ ) and effective dose-to-fluence conversion coefficients (E/ ) for the female hybrid simulator (UFHADF) in the standing and sitting posture and for the male hybrid simulator (UFHADM) in the standing posture using the Monte Carlo code MCNPX for monoenergetic protons from 2 MeV to 10 GeV and in the antero posterior (AP), postero anterior (PA), right lateral (RLAT), left lateral (LLAT), rotational (ROT) and isotropic (ISO) exposure scenarios. Comparing the CCs between standing and sitting posture of UFHADF simulator, it was observed that in the AP and PA irradiation geometry the relative differences in the head, chest and the superior abdomen organs were not relevant. However in the others irradiation geometries, for some organs in the abdomen and chest region differences in CCs were observed. The organs that presented more differences in CCs were uterus (538 % in RLAT geometry), bladder (80 % in ROT geometry) and ovaries (2861 % in LLAT geometry) since this organs are located in the lower abdominal region, in which the position of legs and arms are different between standing and sitting posture. Calculate the DT/ e E/ nconversion coefficients using simulator in the sitting posture is important to estimate more precisely the dose in individuals exposed to radiation in actual scenarios. / As radiacoes ionizantes tem um potencial danoso aos seres humanos e, por isso, a protecao de trabalhadores e de individuos do publico e essencial para o uso seguro das mesmas nos diversos fins praticos. Desta forma, e necessario estabelecer limites de exposicao com relacao a estes tipos de radiacao e, para tanto, sao utilizadas grandezas dosimetricas como a dose equivalente e a dose efetiva. Como a dose equivalente e a dose efetiva nao sao medidas diretamente faz-se necessario o calculo de coeficientes de conversao (CCs) em ambito computacional, pois eles relacionam estas grandezas com grandezas mensuraveis, como a fluencia de particulas. Como na literatura os cenarios de exposicao sao, em geral, construidos com simuladores implementados na postura vertical e nem sempre a exposicao de individuos a radiacao ocorre nessa postura, esse trabalho tem como finalidade, utilizar o codigo de transporte de radiacao Monte Carlo MCNPX e o simulador antropomorfico adulto feminino UFHADF nas posturas vertical e sentada e o simulador masculino UFHADM na postura vertical para obter e comparar os coeficientes de conversao para dose absorvida (DT) e dose efetiva (E) em termos da fluencia (X) (DT/X e E/X) para protons monoenergeticos de 2 MeV ate 10 GeV, para os cenarios de irradiacao antero-posterior (AP), postero-anterior (PA), lateral direito (RLAT), lateral esquerdo (LLAT), rotacional (ROT) e isotropico (ISO). Na comparacao dos CCs entre o simulador UFHADF nas posturas vertical e sentada, foi observado que a diferenca relativa entre os CCs nos orgaos da regiao da cabeca, do torax e do abdomen superior nao foram relevantes nas geometrias de irradiacao AP e PA. Ja nas demais geometrias de irradiacao, para alguns orgaos da regiao do abdomen e torax diferencas nos CCs foram observadas. Os orgaos que mais apresentaram diferencas nos CCs foram o utero (538 % na geometria RLAT), a bexiga (80 % na geometria ROT) e os ovarios (2861 % na geometria LLAT) que se localizam na regiao abdominal inferior, regiao onde ha a diferenca na posicao das pernas e bracos do simulador. Assim, o calculo dos coeficientes de conversao DT/ e E/ utilizando simuladores antropomorficos na postura sentada e importante para uma estimativa mais precisa da dose em individuos submetidos a cenarios reais de exposicao a radiacao.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Total Body Irradiation is a special technique of radiotherapy used for conditioning for bone marrow transplantation. Its function is to immunosuppression, bone marrow ablation and destruction of malignant cells. How it is the irradiation of a large and irregular field is necessary to seek ways to offset the tissues so that the absorbed dose to the patient's body has a uniformity of ± 10%. In addition, other factors intervene so that this condition is satisfied, such as the choice of radiation source, the posture of the patient, the incidence geometry, the distance of treatment, the combination of fields, among others. To analyze how these factors influence the dose distribution in the body, in this study we were simulated computationally scenarios of Total Body Irradiation, using telecobaltherapy units and linear accelerator of 6 MV, for an estimated equivalent and effective doses using the code MCNPX of radiation transport and hybrid anthropomorphic simulators UFHADF and UFHADM in sitting postures to RLAT and LLAT irradiation, and lying to the AP and PA projections. To validate the spectra used in the simulations was calculated PDP for comparison with experimental measurements. As for the validation of TBI scenarios were estimated entrance dose rates in skin also for comparison with experimental measurements. The PDP curves are shown according to the literature. The values of the estimated dose rates are less than 10% relative difference in relation to the experimental measurements, which allowed us to estimate the dose in the organs. The simulation results show that the lateral irradiations of UF simulators in the sitting posture offer a less uniform dose distribution compared to radiation AP / PA with the simulator in lying posture. For the PA irradiation geometry the absorbed dose in the red marrow is approximately 20% higher than in the AP projection, which suggests that the first case is most appropriate for the destruction of diseased marrow. Regarding the use of attenuators objects for radiation attenuation in the lung there was a reduction of 23% of the absorbed dose by this organ, which shows their effectiveness and importance to these procedures. It was also observed that the decrease in patient treatment away from the radiation source and the room walls leads to a near increase of 10% and 5%, respectively, the absorbed dose, which suggests that treatments be more suitable carried out great distances focus-surface and far from the room's walls. The energy beam used for Total Body Irradiation, the most significant differences between the Cobalt-60 and linear accelerator 6 MV spectra were up to 46.23%, which occurred for the AP irradiation geometry, where observed that the first deposits most of its energy near the surface, which shows that more energy beams for irradiation are more effective at greater depths. Another factor analyzed was the combination of adjacent and overlapping fields for the treatment, leading to overdoses in some organs and committed dose uniformity as observed by other authors. The calculation of the effective dose showed that there is a greater overall commitment of the body to radiation in LLAT incidence geometry. It was also found that the effective dose is higher in the AP projection than PA as found in the literature. The analyzes show the importance and suggest a more detailed study of the exposure conditions for planning treatments for TB / A Irradiação de Corpo Inteiro é uma técnica especial de radioterapia utilizada para o condicionamento de transplante de medula óssea. Sua função é de imunossupressão, ablação da medula e destruição de células malignas. Por se tratar da irradiação de um campo grande e irregular é necessário buscar meios para compensação dos tecidos para que a dose absorvida pelo corpo do paciente tenha uma uniformidade de ±10%. Além disso, outros fatores interferem para que essa condição seja satisfeita, tais como a escolha fonte de radiação, a postura do paciente, a geometria de incidência, a distância de tratamento, a combinação de campos, entre outros. Para analisar a maneira como esse fatores influenciam na distribuição da dose no corpo, neste trabalho foram simulados computacionalmente cenários de Irradiação de Corpo Inteiro, que utilizam unidades de telecobaltoterapia e aceleradores lineares de 6 MV, para a estimativa da doses equivalente e efetiva utilizando o código de transporte de radiação MCNPX e os simuladores antropomórficos híbridos UFHADF e UFHADM nas posturas sentada, para irradiações RLAT e LLAT, e deitada para as projeções AP e PA. Para a validação dos espectros utilizados nas simulações foi calculada a PDP para a comparação com medidas experimentais. Já para a validação dos cenários de TBI foram estimadas as taxas de dose de entrada na pele também para a comparação com medidas experimentais. As curvas de PDP se mostraram de acordo com a literatura. Os valores das taxas de dose estimadas apresentaram uma diferença relativa menor que 10% em relação às medidas experimentais, o que permitiu estimar a dose nos órgãos. Os resultados das simulações mostram que as irradiações laterais dos simuladores UF na postura sentada oferecem uma distribuição de dose menos uniforme se comparado às irradiações AP/PA com o simulador na postura deitada. Para a geometria de irradiação PA a dose absorvida na medula vermelha é aproximadamente 20% maior que na projeção AP, o que sugere que o primeiro caso seja mais adequado para a destruição da medula doente. Quanto ao uso de objetos compensadores para atenuação da radiação no pulmão houve uma redução da dose absorvida por esse órgão em 23%, o que mostra sua eficácia e importância para esses procedimentos. Também foi observado que a diminuição da distância de tratamento do paciente a fonte de radiação e das paredes da sala leva a um aumento próximo de 10% e de 5%, respectivamente, na dose absorvida, o que sugere que sejam mais adequados tratamentos realizados a grandes distâncias foco-superfície e distantes das paredes da sala. Quanto à energia do feixe utilizado para Irradiação de Corpo Inteiro, as diferenças mais significativas entre o Cobalto-60 e o espectro do acelerador linear de 6 MV foram de até 46,23%, o que ocorreu para a geometria de irradiação PA, onde é observado que o primeiro deposita a maior parte de sua energia próximo a superfície, o que mostra que feixes mais energéticos são mais eficazes para irradiação em profundidades maiores. Outro fator analisado foi a combinação de campos adjacentes e sobrepostos para o tratamento, o que levou a superdosagens em alguns órgãos e comprometeu a uniformidade da dose assim como observado por outros autores. Os cálculos da dose efetiva permitiram concluir que há um maior comprometimento geral do corpo para irradiações na geometria de incidência LLAT. Também foi encontrado que a dose efetiva é superior na projeção AP que em PA assim como encontrado na literatura. As análises feitas mostram a importância e sugerem um estudo mais detalhado das condições de exposição para o planejamento de tratamentos por TBI.