CNEN / Radionuclídeos de ocorrência natural como o radônio (222Rn), seus produtos de decaimento e demais elementos provenientes das séries radioativas do urânio (238U e 235U) e do tório (232Th) representam importante fonte de exposição humana à radioatividade natural. A avaliação dos efeitos radiobiológicos e dos riscos a saúde decorrentes da exposição da população mundial a radionuclídeos naturais é uma preocupação crescente. Elementos como o radônio (222Rn), o torônio (220Rn), o rádio (226Ra), o tório (232Th) e o potássio (40K) podem ser encontrados em materiais comumente utilizados na construção de casas e edifícios. Nesse panorama, destaca-se o estudo da radioatividade proveniente de mármores e granitos, já que sob certas condições os níveis de radioatividade desses materiais podem ser perigosos requerendo, assim, a implementação de medidas mitigatórias para a utilização dos mesmos. Este trabalho apresenta um protocolo técnico de controle de exposição humana à radioatividade natural proveniente de rochas graníticas em marmorarias. O protocolo foi elaborado com base em medidas realizadas da concentração do gases 222Rn e 220Rn em rochas graníticas brasileiras que são comumente comercializadas nacionalmente e exportadas. Para as medidas de concentração de 222Rn e 220Rn foram utilizados os equipamentos AlphaGUARD (Saphymo GmbH) e RAD7 (Durridge Company), respectivamente. Para as medidas em ambos os equipamentos utilizados, as amostras de granito foram lacradas em frascos de vidro por 40 dias para que os radionuclídeos 226Ra e 222Rn entrassem em equilíbrio secular. As medidas foram realizadas no Laboratório de Física Nuclear Aplicada da Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Paralelamente, detectores de estado sólido CR-39 foram instalados nos ambientes de uma marmoraria da região de Curitiba-Paraná para a avaliação das concentrações de 222Rn nos postos de trabalho. Os detectores CR-39 ficaram expostos por um período aproximado de 90 dias e, posteriormente, foram submetidos à revelação química e leitura manual em microscópio óptico. Os valores médios das concentrações de 222Rn das amostras de granito variaram de 32 Bq/m3 a 1,7 KBq/m3. Os resultados obtidos ressaltam a importância dessa pesquisa na contribuição de dados para o fomento de uma legislação nacional que estabeleça valores limites de radioatividade para a comercialização e utilização de rochas graníticas, afim de atender, também, as normas internacionais que limitam o valor de radioatividade aceitável de produtos como mármores e granitos para a importação, exportação e trânsito. / Naturally occurring radionuclides such as radon (222Rn), its decay products and other elements from the radioactive series of uranium (238U and 235U) and thorium (232Th) are an important source of human exposure to natural radioactivity. Worldwide the evaluation of radiobiological effects and risks to health from exposure of the population to natural radionuclides is a growing concern. Elements such as radon (222Rn), the thoron (220Rn), radio (226Ra), thorium (232Th) and potassium (40K) can be found in materials commonly used in construction of houses and buildings. Thus, the radioactivity study from marbles and granites is important, given that under certain conditions these materials radioactivity levels can be hazardous requiring the implementation of mitigation measures for their use. This study presents a technical protocol for the control of human exposure to natural radioactivity from granitic rocks in marble factories. The protocol was based on measurements of the 222Rn and 220Rn concentration in Brazilian granite rocks commonly nationally and exported. The 222Rn and 220Rn measurements were done using the AlphaGUARD (Saphymo GmbH) and RAD7 (Durridge Company) equipment’s, respectively. For measures the samples of granite were sealed in glass jars for 40 days in order that the 226Ra and 222Rn radionuclides entered in secular equilibrium. The measurements were performed on Applied Nuclear Physics Laboratory at the Federal Technological University of Paraná. At the same time, solid-state nuclear track detectors CR-39 were installed in a marble factory environments located in Curitiba - Paraná for the evaluation of 222Rn concentrations in workplaces. The CR-39 detectors were exposed for about 90 days and submitted to etching process. The alpha particle tracks were observed using an optical microscope. The average 222Rn concentrations of granite samples ranged from 32 Bq/m3 to 1,7 KBq/m3. The results obtained underscore the importance of this research in the data contribution to the development of national legislation that establishes limits of radioactivity values for marketing and use of granitic rocks. The results also contribute to the Brazilian granite meets the international standards that limit the acceptable radioactivity value for the import, export and transit the products such as marble and granite.

CAPES / O radônio é um gás presente na atmosfera terrestre e é o segundo maior causador de câncer de pulmão, devido à dose depositada no tecido pulmonar. Este gás possui produtos de decaimento radioativo de meia-vida curta que se acumulam no organismo, contribuindo para a dose efetiva. As principais fontes de radônio são o solo, os materiais de construção e águas subterrâneas. Ambientes residenciais são construídos com materiais que foram fabricados a partir da matéria-prima encontrada no solo. Assim, estes materiais podem contribuir significativamente para a concentração de radônio indoor, se a taxa de exalação de radônio for alta. Este trabalho consistiu na determinação da taxa de exalação de 222Rn e da concentração de atividade de radionuclídeos obtida por meio de medidas de espectrometria gama. Os materiais objetos de estudo desta pesquisa, amplamente utilizados em diversas construções de alvenaria, são corpos de prova de concreto e de argamassa de cimento. A metodologia utilizada nesta pesquisa permitiu comparar a taxa de exalação de radônio entre dois modelos de exalação, chamados de modelo 1D e modelo 3D. Os materiais utilizados foram caracterizados com relação à resistência à compressão, no sentido de observar se as características físicas estavam em concordância com os materiais utilizados na construção civil. Também foram realizadas medidas de porosidade, permeabilidade e da composição elementar. As medidas da taxa de exalação de radônio (222Rn) foram tomadas pelo equipamento AlphaGuard em sistema fechado. O valor da taxa de exalação foi calculado por meio de gráficos dos dados experimentais. Uma célula-teste de concreto – um cubo com paredes maciças e interior oco, com o intuito de simular um ambiente em dimensões reduzidas, com paredes de material caracterizado – foi construída para simular a situação de um ambiente cuja concentração de radônio indoor seja proveniente apenas do concreto. Resultados qualitativos de EDXRF mostram que os materiais analisados possuem mesma composição. A taxa de exalação de radônio, em Bq∙h- 1∙m-2, encontrada para o concreto foi de: 2,55 ± 0,03 para o modelo 1D e 0,461 ± 0,008 para o modelo 3D. A taxa de exalação de radônio, em Bq∙h-1∙m-2, encontrada para a argamassa de cimento foi de: 1,58 ± 0,03 para o modelo 1D e 0,439 ± 0,011 para o modelo 3D. O índice de atividade calculado foi de 0,3395 ± 0,0017 e 0,3106 ± 0,0017 e a atividade de rádio equivalente foi de 89,8 ± 0,4 Bq/kg e 82,8 ± 0,4 Bq/kg para o concreto e argamassa de cimento, respectivamente. A concentração de 222Rn indoor da célula-teste, extrapolada para as dimensões de um ambiente de convívio humano, foi de 112 ± 9 Bq/m3, abaixo de 200 Bq/m3, valor recomendado pelo International Commission on Radiological Protection (ICRP) e abaixo de 148 Bq/m3, limite recomendado pela US Environmental Protection Agency (EPA). Ainda assim, este valor é significativo, visto que é relativo apenas à contribuição das paredes de concreto. Tais resultados mostram que o concreto e a argamassa de cimento podem contribuir significativamente para a concentração de radônio indoor de ambientes que sejam construídos com estes materiais. / Radon is a gas presents in the atmosphere and it is the second largest lung cancer caused due to the dose deposited in the lung tissue. This gas has radioactive decay products of short half-life that accumulate in the organism, contributing to the effective dose. The main sources of radon are soil, building materials and groundwater. Residential environments are built with materials that were manufactured from the raw materials found in the soil. Therefore, these materials can significantly contribute to the concentration of indoor radon, if the radon exhalation rate is high. This study consisted of the determination of the exhalation rate of 222Rn and the radionuclide activity concentration obtained by gamma spectrometric measurements. The material objects of study of this research, widely used in various masonry buildings, are proof specimens of concrete and cement mortar. The methodology used in this study allowed to compare the exhalation rate of radon between two models of exhalation, called 1D model and 3D model. The materials used were characterized in relation to compressive strength, in order to observe if the physical characteristics were in agreement with the materials used in construction. Measurements of porosity, permeability and elemental composition were also carried. The measures of the exhalation rate of radon (222Rn) were taken by AlphaGuard equipment in a closed system. The value of the exhalation rate was calculated through graphs of experimental data. A concrete test cell - a cube with solid walls and hollow interior, with the aim of simulating an environment in small dimensions, with material characterized wall - was built to simulate the situation in an environment where the concentration of radon indoor comes from only the concrete. Qualitative results of EDXRF show that the analyzed materials have the same composition. The radon exhalation rate, in Bq∙h-1∙m-2, found to the concrete was: 2.55 ± 0.03 for the 1D model and 0.461 ± 0.008 for the 3D model. The exhalation rate of radon, in Bq∙h-1∙m-2, found for the cement mortar was: 1.58 ± 0.03 for the 1D model and 0.439 ± 0.011 for the 3D model. The calculated activity index was 0.3395 ± 0.0017 and 0.3106 ± 0.0017 and the equivalent radio activity was 89.8 ± 0.4 Bq/kg and 82.8 ± 0.4 Bq/kg for concrete and mortar cement, respectively. The indoor concentration of 222Rn from the test cell, extrapolated to the dimensions of a human living environment, was 112 ± 9 Bq/m3, below 200 Bq/m3, recommended value by the International Commission on Radiological Protection (ICRP) and below 148 Bq/m3, recommended limit by the US Environmental Protection Agency (EPA). Even so, this value is significant, since it is only relative to the contribution of concrete walls. These results show that concrete and cement mortar can significantly contribute to the concentration of indoor radon of environments that are built with these materials.

CAPES / Em vista do grande número de casos de câncer de mama e sua crescente taxa de incidência, novas técnicas de imagem estão sendo estudadas. No intuito de proporcionar melhores condições de visualização e detecção dessa doença, em complemento às informações obtidas por mamografia, as técnicas de imagem por contraste de fase vêm sendo investigadas. Assim, o objetivo do presente estudo, foi desenvolver um phantom de mama para aplicação em imagens por contraste de fase. Este phantom, é um cilindro com algumas inserções preenchidas por materiais equivalentes a tecidos mamários normais e patológicos, como: polimetilmetacrilato (PMMA), água, etanol, dimetilformamida e glicerol. Estes materiais foram escolhidos pela similaridade nas propriedades de atenuação e espalhamento dos tecidos mamários. Dentre as técnicas para evidenciar contraste de fase, foi utilizada a técnica de propagação. O arranjo experimental foi elaborado levando em consideração os cálculos para obtenção do contraste de fase utilizando a instrumentação para microtomografia de raios X do Instituto Lactec. Imagens radiográficas e microtomográficas foram adquiridas por transmissão e por contraste de fase e posteriormente comparadas. A comparação entre as imagens analisadas apresentaram significativas melhoras no contraste, principalmente nas bordas dos cilindros presentes no phantom. Portanto, o phantom desenvolvido neste trabalho pode ser utilizado para otimizar os parâmetros de aquisição e tratamento de imagens por contraste de fase para aplicação na detecção do câncer de mama. / Because of the large number of cases of breast cancer and its increasing incidence rate, new techniques of imaging are being studied. With the aim to provide better conditions for visualization and detection of this disease, in complement of the information obtained by mammography, the techniques of phase contrast imaging have been studied. Thus, the objective of the present study was to develop a breast phantom for application in phase contrast images. This phantom is a cylinder with some inserts filled with equivalent materials to normal and pathological breast tissues, such as: polymethylmethacrylate (PMMA), ethanol, dimethylformamide and glycerol. These materials were chosen due to the similarity in the attenuation and scattering properties of breast tissues. Among the techniques to demonstrate phase contrast, it was used the propagation technique. The experimental arrangement was elaborated taking into account the calculations to obtain the phase contrast using the instrumentation for X-ray microtomography of the Lactec Institute. Radiographic and microtomographic images were acquired by transmission and by phase contrast and then compared. The comparison between the analyzed images showed significant improvements in the contrast, mainly in the edges of the cylinders present in the phantom. Therefore, the phantom developed in this work can be used to optimize the acquisition and treatment parameters of phase contrast images for application in the detection of breast cancer.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Freud Sebastian Bach Carvalho Lima.pdf: 1668786 bytes, checksum: 953b0905b2e9bcd1cefb5702b8c6b362 (MD5) Previous issue date: 2011-07-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In activated sludge systems, the dissolved oxygen is used by microorganisms to decompose organic matter and treatment of wastewater. In these systems the dynamics of dissolved oxygen has been seen as the main source of information to obtain online information about the treatment process. Thus, the development of an appropriate model for the dynamics of dissolved oxygen and estimation of the parameters of this model can improve the quality of the estimates of process parameters and, consequently, the measurement system. In this study, a model of the bench-scale reactor is developed considering the dynamics associated with the operation of the aeration system and the dissolved oxygen sensor. The aeration system consists of air pumps with two operating states: on or off, and dissolved oxygen measurement is made by electrochemical cell based on Clark. Approach was used identification systems in continuous time and state variable filters with the least squares estimator for estimating the parameters of the model developed. Simulations and experimental results, using a bench scale reactor developed in the laboratory, are presented to illustrate the proposed model. / Em sistemas de lodo ativado, o oxigênio dissolvido é utilizado por microorganismos para decomposição de matéria orgânica e tratamento de água residuárias. Nestes sistemas, a dinâmica de oxigênio dissolvido tem sido vista como a principal fonte de informação para obtenção de informações online sobre o processo de tratamento. Com isso, o desenvolvimento de um modelo apropriado para dinâmica do oxigênio dissolvido e a estimação dos parâmetros deste modelo, pode melhorar a qualidade das estimativas dos parâmetros do processo e, consequentemente, do sistema de medição. No presente trabalho, um modelo do reator em escala de bancada é desenvolvido considerando as dinâmicas relacionadas com a operação do sistema de aeração e com o sensor de oxigênio dissolvido. O sistema de aeração é composto por bombas de ar com dois estados de operação: ligada ou desligada, e a medição de oxigênio dissolvido é realizada por sensor eletroquímico baseado em célula de Clark. Usa-se abordagem de identificação de sistemas em tempo contínuo e filtros de variável de estado junto com o estimador dos mínimos quadrados para estimação dos parâmetros do modelo desenvolvido. Simulações e resultados experimentais, utilizando um reator em escala de bancada desenvolvido no laboratório, são apresentados para ilustrar o modelo proposto.