Este trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de uma metodologia de análise estrutural de heteroestruturas, ou seja, estruturas formadas pela combinação de materiais diferentes depositados em camadas alternadas. O trabalho focalizou aspectos não apenas referentes às técnicas de difração de raios X, comumente utilizadas na caracterização estrutural destes novos materiais, mas também se concentrou no desenvolvimento de cálculos teóricos da intensidade difratada pelos raios X, os quais, comparados com os dados experimentais, dão informação precisa acerca do que poderíamos denominar qualidade estrutural. Uma comparação entre resultados obtidos com a teoria Cinemática Dinâmica foram também explorados e o alcance das duas teorias foi discutido. Este procedimento, embora tenha sido aplicado para a análise de heteroestruturas a base de semicondutores cristalinos, pode também ser aplicado, por exemplo, ao estudo de heteroestruturas magnéticas. É sempre fundamental no processo de desenvolvimento de novos materiais caracterizar as amostras após o crescimento, a fim de comparar os resultados experimentais com os valores nominais obtidos do procedimento de deposição. Em particular, neste trabalho, a caracterização estrutural de super-redes deformadas de Si 1-xGex/Ge e Si/Ge, crescidas sobre substratos de Ge e Si, respectivamente, realizou-se através do uso de técnicas não destrutivas de difração de raios X, envolvendo a medição dos parâmetros próprios das super-redes como: período, número de camadas atômicas, parâmetros de rede e deformação. / The aim of this work was the development of a methodology for the structural analysis of heterostructures, i. e., structures formed by the combination of different materials, deposited as alternate layers. The work focused on aspects not only related to x-ray diffraction techniques, usually utilized for the structural characterization of these new materials, but also it concentrated on the development of theorical calculations of the x-ray diffracted intensity, which were compared with experimental data in order to determine the so-called structural quality. The results obtained with the Kinematical and Dinamical X-ray Diffraction theories were explored and the scope of both theories was discussed. Even though this procedure was applied to the analysis of heterostrutures based on crystalline semiconductors, it also can be used, for example, to the study of magnetic multilayers. It is always fundamental in the development process of new materials to characterize the samples after growth, in order to compare the experimental results with the nominal values obtained by the deposition procedure. ln particular, in this work, the structural characterization of Si1-xGex /Ge and Si/Ge strained superlattices, deposited on Ge and Si substrate, respectively, was performed by means of non-destructive x-ray diffraction techniques, measuring superlattices parameters as: periodicity, number of atomic layers, lattice parameters and strain.

Orientador: José Manoel Balthazar / Banca: Átila Madureira Bueno / Banca: Bento Rodrigues de pontes Junior / Resumo: Desde 1986, quando Binnig et al (1986) criaram o microscópio de força atômica (AFM), esse aparelho se tornou um dos mais importantes microscópios de varredura (SPM), sendo usado para análise de DNA, nanotubos, etc. (Rützel et al, 2006). O AFM tem como componente principal uma microviga, com uma ponteira em uma das extremidades, que vibra próximo de sua frequencia de ressonância para mandar sinais a um fotodetector que traduz esse sinal e gera as imagens da superfície da amostra. O modo de operação tapping é o mais usado, e o comportamento caótico é muito comum nesse modo de operação, por esse motivo, AFM se tornou um assunto muito importante no mundo científico. Nesse trabalho, a microviga é modelada com o uso das equações de Bernoulli, as interações entre ela e a amostra são modeladas usando o potencial de Lennard Jones. Simulações numéricas detectam movimento caótico no sistema, a necessidade de estabilizá-lo nos leva a usar os seguintes métodos: Método do Balanço Harmônico, sincronização de Sistemas Não Lineares, Método das Equações de Estado Dependentes de Riccati (SDRE), Método de Realimentação de Sinal Atrasado. Por fim, a aplicação dos métodos se mostra eficiente, com pequeno erro e fácil implementação / Abstract: Since 1986, when Binnig et al (1986) created the atomic force microscope (AFM), this unit became one of the most important scanning probe microscopes (SPM) being used for DNA analysis, nano tubes, etc. (Rutzel et al, 2006). The AFM has as a main component, a micro cantilever, with a tip at its free end, which vibrates near its resonance frequency to send signals to a photo detector that translates the signal and generates images of the sample surface. The tapping mod of operation is the most widely used and chaotic behavior is very common in this mode, therefore, AFM has become a very interesting subject in the scientific world. In this work, the micro cantilever is modeled using Bernoulli's equation and the interactions between the tip and the sample are modeled using the Lennard Jones potential. Numerical simulations detect chaotic motion in the system and the need to stabilize it leads us to use the following methods, Harmonic Balance Method; Synchronization of Nonlinear Systems; the State Dependent Riccati Equation control method (SDRE); the Method of Feedback Delay. Finally, the application of the methods proved to be effective, with small error and easy implementation / Mestre

Este trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de uma metodologia de análise estrutural de heteroestruturas, ou seja, estruturas formadas pela combinação de materiais diferentes depositados em camadas alternadas. O trabalho focalizou aspectos não apenas referentes às técnicas de difração de raios X, comumente utilizadas na caracterização estrutural destes novos materiais, mas também se concentrou no desenvolvimento de cálculos teóricos da intensidade difratada pelos raios X, os quais, comparados com os dados experimentais, dão informação precisa acerca do que poderíamos denominar qualidade estrutural. Uma comparação entre resultados obtidos com a teoria Cinemática Dinâmica foram também explorados e o alcance das duas teorias foi discutido. Este procedimento, embora tenha sido aplicado para a análise de heteroestruturas a base de semicondutores cristalinos, pode também ser aplicado, por exemplo, ao estudo de heteroestruturas magnéticas. É sempre fundamental no processo de desenvolvimento de novos materiais caracterizar as amostras após o crescimento, a fim de comparar os resultados experimentais com os valores nominais obtidos do procedimento de deposição. Em particular, neste trabalho, a caracterização estrutural de super-redes deformadas de Si 1-xGex/Ge e Si/Ge, crescidas sobre substratos de Ge e Si, respectivamente, realizou-se através do uso de técnicas não destrutivas de difração de raios X, envolvendo a medição dos parâmetros próprios das super-redes como: período, número de camadas atômicas, parâmetros de rede e deformação. / The aim of this work was the development of a methodology for the structural analysis of heterostructures, i. e., structures formed by the combination of different materials, deposited as alternate layers. The work focused on aspects not only related to x-ray diffraction techniques, usually utilized for the structural characterization of these new materials, but also it concentrated on the development of theorical calculations of the x-ray diffracted intensity, which were compared with experimental data in order to determine the so-called structural quality. The results obtained with the Kinematical and Dinamical X-ray Diffraction theories were explored and the scope of both theories was discussed. Even though this procedure was applied to the analysis of heterostrutures based on crystalline semiconductors, it also can be used, for example, to the study of magnetic multilayers. It is always fundamental in the development process of new materials to characterize the samples after growth, in order to compare the experimental results with the nominal values obtained by the deposition procedure. ln particular, in this work, the structural characterization of Si1-xGex /Ge and Si/Ge strained superlattices, deposited on Ge and Si substrate, respectively, was performed by means of non-destructive x-ray diffraction techniques, measuring superlattices parameters as: periodicity, number of atomic layers, lattice parameters and strain.

Severe accidents in light water nuclear reactors occur when reactor vessel water inventory decreases and there is no available additional water coolant to be delivered into the core. In general, during an extended severe accident sequence a period exists in which the reactor core, after a partial or total melt down, is poured into the lower plenum that can have some water present. The study of the interaction of the melt fuel with the water is the objective of MFCI (Melt Fuel Coolant Interaction) activities.MFCI is one of the most important issues awaiting resolution in water cooled reactor safety analysis. The progression of a severe accident in a water cooled reactor can lead to energetic (steam explosion) or non-energetic (melt quenching) interactions as the molten fuel relocates and eventually interacts with the coolant either in the vessel lower head (in vessel) or in the cavity (ex-vessel).The MFCI experiments at JRC Ispra site were conducted in the FARO (Furnace And Release Oven) test facility under realistic melt composition and prototypical accident conditions to provide basic information on underlying phenomena. The experimental programme was complemented by comprehensive pre-test and post-test analytical activities based on the development and application of the thermalhydraulic COMETA (COre MElt Thermalhydraulic Analysis) code. The code is developed and assessed on the basis of experimental information acquired in the FARO facility tests, and there are some limitations and uncertainties in their application to the full plant, which need to be identified and possibly quantified.In general the main objective of the PhD research was achieved expanding the general knowledge in Melt Fuel Coolant Interaction. The knowledge was complemented collaborating and complementing the application of COMETA code under conditions not experimented before, developing and improving COMETA code sources and verifying the code consistency, analysing and unifying the COMETA simulations carried so far.Also a further analytical study was carried out in order to illustrate the MFCI inside the general overview of a NPP (Nuclear Power Plant) severe accident sequence.

A inalação de gás radônio presente em minas subterrâneas pode implicar em seu decaimento e deposição de seus descendentes nos pulmões, causando danos ao tecido pulmonar e podendo induzir câncer. Em ambientes de minas subterrâneas, concentrações de radônio inferiores a 500 Bq/m3 são consideradas aceitáveis internacionalmente e concentrações superiores a 1500 Bq/m3 requerem sempre medidas de proteção para os trabalhadores mineiros. Os objetivos deste trabalho são determinar os processos de enriquecimento e as concentrações de radônio no ar, bem como as doses de radiação resultantes da presença deste elemento em três minas subterrâneas de fluorita e três de carvão no Estado de Santa Catarina. A concentração de radônio foi medida empregando dois tipos de detectores de traços nucleares (SSNTD), o LEXAN e o CR-39. Esse método de detecção consiste em contar, com auxílio de microscópio, traços resultantes da interação de partículas alfa com o filme, devido à penetração do Rn-222 no interior da câmara e seu processo de decaimento. A obtenção dos dados exigiu tempos de exposição nas minas que variaram de 90 a 180 dias. Teores de rádio em amostras de rochas, minerais e águas subterrâneas coletadas foram determinados e comparados com as correspondentes concentrações de radônio encontradas no ar. Observou-se que as minas de carvão apresentaram valores de concentração baixos, o que pode ser explicado pela baixa concentração de rádio nas rochas (arenitos e siltitos da capa e da lapa) e no carvão que compõem o ambiente mineiro ou, ainda, pela eficiência da ventilação. A dose média dos trabalhadores das minas de carvão foi estimada em 0,70 mSv/a, inferior ao limite de 1 mSv/a estabelecido pela CNEN para indivíduos do público, correspondendo a um risco de câncer fatal, após 50 anos de trabalho nessas condições, de 0,2%. Por outro lado, as minas de fluorita apresentaram concentrações elevadas de radônio, superiores a 1000 Bq/m3. A ineficiência da ventilação e a liberação de radônio durante as inúmeras explosões podem ser responsáveis pela alta concentração de radônio nessas minas, uma vez que as concentrações de rádio nas rochas (granito normal e alterado) e nos minerais (fluorita verde e roxa) que compõem aquele ambiente mineiro não são tão elevadas. A modificação feita no sistema de ventilação de uma das minas de fluorita foi suficiente para reduzir as concentrações para níveis aceitáveis. O granito alterado contribui mais significativamente para o aumento da concentração de Rn- 222 no ar que as demais rochas e minerais estudados, ou seja, granito normal e fluoritas verde e roxa. Os trabalhadores das minas de fluorita estão expostos a uma dose efetiva média da ordem de 12 mSv/a, inferior ao limite estabelecido pela CNEN para indivíduos ocupacionalmente expostos (20 mSv/a) e correspondendo a um risco de câncer fatal, após 50 anos de trabalho nessas condições, de 2,5%. A necessidade de classificação como indivíduos ocupacionalmente expostos de trabalhadores de minas de fluorita ou a melhoria do sistema de ventilação, à luz do requisito de otimização da proteção radiológica, é discutida e sugestões para trabalhos futuros são apresentadas. / The inhalation of radon present in underground mines can imply in the deposition of its descendents in the lungs, which may cause harm to the lungs tissues and induce cancer. Concentration of radon not greater than 500 Bq/m3 in the environment of underground mines is considered to be acceptable internationally and concentrations above 1500 Bq/m3 require protective measures for the miners. The objectives of this research work are to determine the enrichment processes and the concentrations of radon in air, as well as the resulting doses due to the presence of this radionuclide in three underground mines of fluorite and three underground mines of coal in the State of Santa Catarina. The concentration of radon was measured employing two types of detectors of nuclear tracks (SSNTD), the LEXAN and the CR-39. This detection method consists in counting, with the help of a microscope, tracks resulting from the interaction of alpha particles with the film, due to the penetration of Rn-222 in the interior of the detector chamber and its decaying process. Contents of radium in collected samples of rocks, minerals and underground water were determined and compared with the corresponding radon concentration found in the underground air. It was observed that the coal mines showed low concentrations of radon, which can be explained by the low concentration of radium in rocks (sandstones and siltites in the footwall and hangwall) and in the coal that composes the mining environment or, yet still, due to the good ventilation system. The average dose to the workers of the coal mines was estimated as 0.7 mSv/a, value inferior to the limit of 1 mSv/a established by the Brazilian Nuclear Energy Commission (CNEN) for members of the public, and corresponding to a risk of fatal cancer after 50 years of work under this condition of 0.2%. On the other hand, the fluorite mines showed much higher concentrations of radon and superior to 1000 Bq/m3. The inefficiency of the ventilation system and the liberation of radon during the various explosions may have contributed to the high concentrations of radon in these mines since the concentration of radium in the rocks (normal and weathered granites) and in the minerals (green and purple fluorides) that compose the mining environment are not high. The modification of the ventilation system of one of the fluorite mines was sufficient to reduce the radon concentration to levels of the order of 500 Bq/m3. The weathered granite contributes more significantly to the increase of the concentration of Rn-222 in the air than the other rocks here studied, i.e. normal granite as well as green and purple fluorites. The miners of the fluorite mines are exposed to effective radiation doses of the order of 12 mSv/a, value inferior to the dose limit of 20 mSv/a established in the Brazilian regulation for occupationally exposed individuals and corresponding to a risk of fatal cancer after 50 years of work under this condition of 2,5%. The need to consider the miners of the fluorite mines as occupationally exposed individuals or the improvement of the ventilation system, based on considerations of the optimization of the radiological protection is discussed and suggestions for future work are presented.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro de Ciencias Humanas / Made available in DSpace on 2016-01-08T16:20:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 1989 / A geração de energia elétrica a partir de usinas nucleares é desnecessária no Brasil. A opção tecnológica, procedente de países industrializados, situados no hemisfério norte, concretizadas a partir da década de 70, significou uma decisão político-ideológica, de caráter autoritário e estratégico, e não técnico-científica e mesmo ética. Teve início com a compra deAngra I e foi intensificada em 75 com a assinatura do acordo nuclear Brasil/alemanha, encerrando dupla dependência: a dos reatores nucleares e a do combustível. Para o governo federal, interessado na transferência e domínio da tecnologia, era secundária a produção de energia elétrica, ainda que essa fosse a justificativa dada ao país, já que sua oferta era superior a demanda. O Programa Nuclear Brasileiro perde, na década de 80, a vitalidade que podia ser observada na década anterior, incorrendo em erros técnicos acentuados e apresentando um quadro de extrema gravidade principalmente no que diz respeito ao plano de emergência para a população de Angra dos Reis e cidades circunvizinhas, e aos rejeitos radioativos que continuam sem destino definitivo e sem solução. Neste quadro não pode e não deve haver lugar para energia termo-nuclear, onerosa aos cofres públicos, perigosa à população, ao meio ambiente, ao planeta como um todo.

A inalação de gás radônio presente em minas subterrâneas pode implicar em seu decaimento e deposição de seus descendentes nos pulmões, causando danos ao tecido pulmonar e podendo induzir câncer. Em ambientes de minas subterrâneas, concentrações de radônio inferiores a 500 Bq/m3 são consideradas aceitáveis internacionalmente e concentrações superiores a 1500 Bq/m3 requerem sempre medidas de proteção para os trabalhadores mineiros. Os objetivos deste trabalho são determinar os processos de enriquecimento e as concentrações de radônio no ar, bem como as doses de radiação resultantes da presença deste elemento em três minas subterrâneas de fluorita e três de carvão no Estado de Santa Catarina. A concentração de radônio foi medida empregando dois tipos de detectores de traços nucleares (SSNTD), o LEXAN e o CR-39. Esse método de detecção consiste em contar, com auxílio de microscópio, traços resultantes da interação de partículas alfa com o filme, devido à penetração do Rn-222 no interior da câmara e seu processo de decaimento. A obtenção dos dados exigiu tempos de exposição nas minas que variaram de 90 a 180 dias. Teores de rádio em amostras de rochas, minerais e águas subterrâneas coletadas foram determinados e comparados com as correspondentes concentrações de radônio encontradas no ar. Observou-se que as minas de carvão apresentaram valores de concentração baixos, o que pode ser explicado pela baixa concentração de rádio nas rochas (arenitos e siltitos da capa e da lapa) e no carvão que compõem o ambiente mineiro ou, ainda, pela eficiência da ventilação. A dose média dos trabalhadores das minas de carvão foi estimada em 0,70 mSv/a, inferior ao limite de 1 mSv/a estabelecido pela CNEN para indivíduos do público, correspondendo a um risco de câncer fatal, após 50 anos de trabalho nessas condições, de 0,2%. Por outro lado, as minas de fluorita apresentaram concentrações elevadas de radônio, superiores a 1000 Bq/m3. A ineficiência da ventilação e a liberação de radônio durante as inúmeras explosões podem ser responsáveis pela alta concentração de radônio nessas minas, uma vez que as concentrações de rádio nas rochas (granito normal e alterado) e nos minerais (fluorita verde e roxa) que compõem aquele ambiente mineiro não são tão elevadas. A modificação feita no sistema de ventilação de uma das minas de fluorita foi suficiente para reduzir as concentrações para níveis aceitáveis. O granito alterado contribui mais significativamente para o aumento da concentração de Rn- 222 no ar que as demais rochas e minerais estudados, ou seja, granito normal e fluoritas verde e roxa. Os trabalhadores das minas de fluorita estão expostos a uma dose efetiva média da ordem de 12 mSv/a, inferior ao limite estabelecido pela CNEN para indivíduos ocupacionalmente expostos (20 mSv/a) e correspondendo a um risco de câncer fatal, após 50 anos de trabalho nessas condições, de 2,5%. A necessidade de classificação como indivíduos ocupacionalmente expostos de trabalhadores de minas de fluorita ou a melhoria do sistema de ventilação, à luz do requisito de otimização da proteção radiológica, é discutida e sugestões para trabalhos futuros são apresentadas. / The inhalation of radon present in underground mines can imply in the deposition of its descendents in the lungs, which may cause harm to the lungs tissues and induce cancer. Concentration of radon not greater than 500 Bq/m3 in the environment of underground mines is considered to be acceptable internationally and concentrations above 1500 Bq/m3 require protective measures for the miners. The objectives of this research work are to determine the enrichment processes and the concentrations of radon in air, as well as the resulting doses due to the presence of this radionuclide in three underground mines of fluorite and three underground mines of coal in the State of Santa Catarina. The concentration of radon was measured employing two types of detectors of nuclear tracks (SSNTD), the LEXAN and the CR-39. This detection method consists in counting, with the help of a microscope, tracks resulting from the interaction of alpha particles with the film, due to the penetration of Rn-222 in the interior of the detector chamber and its decaying process. Contents of radium in collected samples of rocks, minerals and underground water were determined and compared with the corresponding radon concentration found in the underground air. It was observed that the coal mines showed low concentrations of radon, which can be explained by the low concentration of radium in rocks (sandstones and siltites in the footwall and hangwall) and in the coal that composes the mining environment or, yet still, due to the good ventilation system. The average dose to the workers of the coal mines was estimated as 0.7 mSv/a, value inferior to the limit of 1 mSv/a established by the Brazilian Nuclear Energy Commission (CNEN) for members of the public, and corresponding to a risk of fatal cancer after 50 years of work under this condition of 0.2%. On the other hand, the fluorite mines showed much higher concentrations of radon and superior to 1000 Bq/m3. The inefficiency of the ventilation system and the liberation of radon during the various explosions may have contributed to the high concentrations of radon in these mines since the concentration of radium in the rocks (normal and weathered granites) and in the minerals (green and purple fluorides) that compose the mining environment are not high. The modification of the ventilation system of one of the fluorite mines was sufficient to reduce the radon concentration to levels of the order of 500 Bq/m3. The weathered granite contributes more significantly to the increase of the concentration of Rn-222 in the air than the other rocks here studied, i.e. normal granite as well as green and purple fluorites. The miners of the fluorite mines are exposed to effective radiation doses of the order of 12 mSv/a, value inferior to the dose limit of 20 mSv/a established in the Brazilian regulation for occupationally exposed individuals and corresponding to a risk of fatal cancer after 50 years of work under this condition of 2,5%. The need to consider the miners of the fluorite mines as occupationally exposed individuals or the improvement of the ventilation system, based on considerations of the optimization of the radiological protection is discussed and suggestions for future work are presented.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-11-10Bitstream added on 2014-06-13T19:58:06Z : No. of bitstreams: 1 rodrigues_ks_me_bauru.pdf: 3671952 bytes, checksum: 95922ebe5feb1ccd5d65c466e158d7a8 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Desde 1986, quando Binnig et al (1986) criaram o microscópio de força atômica (AFM), esse aparelho se tornou um dos mais importantes microscópios de varredura (SPM), sendo usado para análise de DNA, nanotubos, etc. (Rützel et al, 2006). O AFM tem como componente principal uma microviga, com uma ponteira em uma das extremidades, que vibra próximo de sua frequencia de ressonância para mandar sinais a um fotodetector que traduz esse sinal e gera as imagens da superfície da amostra. O modo de operação tapping é o mais usado, e o comportamento caótico é muito comum nesse modo de operação, por esse motivo, AFM se tornou um assunto muito importante no mundo científico. Nesse trabalho, a microviga é modelada com o uso das equações de Bernoulli, as interações entre ela e a amostra são modeladas usando o potencial de Lennard Jones. Simulações numéricas detectam movimento caótico no sistema, a necessidade de estabilizá-lo nos leva a usar os seguintes métodos: Método do Balanço Harmônico, sincronização de Sistemas Não Lineares, Método das Equações de Estado Dependentes de Riccati (SDRE), Método de Realimentação de Sinal Atrasado. Por fim, a aplicação dos métodos se mostra eficiente, com pequeno erro e fácil implementação / Since 1986, when Binnig et al (1986) created the atomic force microscope (AFM), this unit became one of the most important scanning probe microscopes (SPM) being used for DNA analysis, nano tubes, etc. (Rutzel et al, 2006). The AFM has as a main component, a micro cantilever, with a tip at its free end, which vibrates near its resonance frequency to send signals to a photo detector that translates the signal and generates images of the sample surface. The tapping mod of operation is the most widely used and chaotic behavior is very common in this mode, therefore, AFM has become a very interesting subject in the scientific world. In this work, the micro cantilever is modeled using Bernoulli's equation and the interactions between the tip and the sample are modeled using the Lennard Jones potential. Numerical simulations detect chaotic motion in the system and the need to stabilize it leads us to use the following methods, Harmonic Balance Method; Synchronization of Nonlinear Systems; the State Dependent Riccati Equation control method (SDRE); the Method of Feedback Delay. Finally, the application of the methods proved to be effective, with small error and easy implementation

A inalação de gás radônio presente em minas subterrâneas pode implicar em seu decaimento e deposição de seus descendentes nos pulmões, causando danos ao tecido pulmonar e podendo induzir câncer. Em ambientes de minas subterrâneas, concentrações de radônio inferiores a 500 Bq/m3 são consideradas aceitáveis internacionalmente e concentrações superiores a 1500 Bq/m3 requerem sempre medidas de proteção para os trabalhadores mineiros. Os objetivos deste trabalho são determinar os processos de enriquecimento e as concentrações de radônio no ar, bem como as doses de radiação resultantes da presença deste elemento em três minas subterrâneas de fluorita e três de carvão no Estado de Santa Catarina. A concentração de radônio foi medida empregando dois tipos de detectores de traços nucleares (SSNTD), o LEXAN e o CR-39. Esse método de detecção consiste em contar, com auxílio de microscópio, traços resultantes da interação de partículas alfa com o filme, devido à penetração do Rn-222 no interior da câmara e seu processo de decaimento. A obtenção dos dados exigiu tempos de exposição nas minas que variaram de 90 a 180 dias. Teores de rádio em amostras de rochas, minerais e águas subterrâneas coletadas foram determinados e comparados com as correspondentes concentrações de radônio encontradas no ar. Observou-se que as minas de carvão apresentaram valores de concentração baixos, o que pode ser explicado pela baixa concentração de rádio nas rochas (arenitos e siltitos da capa e da lapa) e no carvão que compõem o ambiente mineiro ou, ainda, pela eficiência da ventilação. A dose média dos trabalhadores das minas de carvão foi estimada em 0,70 mSv/a, inferior ao limite de 1 mSv/a estabelecido pela CNEN para indivíduos do público, correspondendo a um risco de câncer fatal, após 50 anos de trabalho nessas condições, de 0,2%. Por outro lado, as minas de fluorita apresentaram concentrações elevadas de radônio, superiores a 1000 Bq/m3. A ineficiência da ventilação e a liberação de radônio durante as inúmeras explosões podem ser responsáveis pela alta concentração de radônio nessas minas, uma vez que as concentrações de rádio nas rochas (granito normal e alterado) e nos minerais (fluorita verde e roxa) que compõem aquele ambiente mineiro não são tão elevadas. A modificação feita no sistema de ventilação de uma das minas de fluorita foi suficiente para reduzir as concentrações para níveis aceitáveis. O granito alterado contribui mais significativamente para o aumento da concentração de Rn- 222 no ar que as demais rochas e minerais estudados, ou seja, granito normal e fluoritas verde e roxa. Os trabalhadores das minas de fluorita estão expostos a uma dose efetiva média da ordem de 12 mSv/a, inferior ao limite estabelecido pela CNEN para indivíduos ocupacionalmente expostos (20 mSv/a) e correspondendo a um risco de câncer fatal, após 50 anos de trabalho nessas condições, de 2,5%. A necessidade de classificação como indivíduos ocupacionalmente expostos de trabalhadores de minas de fluorita ou a melhoria do sistema de ventilação, à luz do requisito de otimização da proteção radiológica, é discutida e sugestões para trabalhos futuros são apresentadas. / The inhalation of radon present in underground mines can imply in the deposition of its descendents in the lungs, which may cause harm to the lungs tissues and induce cancer. Concentration of radon not greater than 500 Bq/m3 in the environment of underground mines is considered to be acceptable internationally and concentrations above 1500 Bq/m3 require protective measures for the miners. The objectives of this research work are to determine the enrichment processes and the concentrations of radon in air, as well as the resulting doses due to the presence of this radionuclide in three underground mines of fluorite and three underground mines of coal in the State of Santa Catarina. The concentration of radon was measured employing two types of detectors of nuclear tracks (SSNTD), the LEXAN and the CR-39. This detection method consists in counting, with the help of a microscope, tracks resulting from the interaction of alpha particles with the film, due to the penetration of Rn-222 in the interior of the detector chamber and its decaying process. Contents of radium in collected samples of rocks, minerals and underground water were determined and compared with the corresponding radon concentration found in the underground air. It was observed that the coal mines showed low concentrations of radon, which can be explained by the low concentration of radium in rocks (sandstones and siltites in the footwall and hangwall) and in the coal that composes the mining environment or, yet still, due to the good ventilation system. The average dose to the workers of the coal mines was estimated as 0.7 mSv/a, value inferior to the limit of 1 mSv/a established by the Brazilian Nuclear Energy Commission (CNEN) for members of the public, and corresponding to a risk of fatal cancer after 50 years of work under this condition of 0.2%. On the other hand, the fluorite mines showed much higher concentrations of radon and superior to 1000 Bq/m3. The inefficiency of the ventilation system and the liberation of radon during the various explosions may have contributed to the high concentrations of radon in these mines since the concentration of radium in the rocks (normal and weathered granites) and in the minerals (green and purple fluorides) that compose the mining environment are not high. The modification of the ventilation system of one of the fluorite mines was sufficient to reduce the radon concentration to levels of the order of 500 Bq/m3. The weathered granite contributes more significantly to the increase of the concentration of Rn-222 in the air than the other rocks here studied, i.e. normal granite as well as green and purple fluorites. The miners of the fluorite mines are exposed to effective radiation doses of the order of 12 mSv/a, value inferior to the dose limit of 20 mSv/a established in the Brazilian regulation for occupationally exposed individuals and corresponding to a risk of fatal cancer after 50 years of work under this condition of 2,5%. The need to consider the miners of the fluorite mines as occupationally exposed individuals or the improvement of the ventilation system, based on considerations of the optimization of the radiological protection is discussed and suggestions for future work are presented.

Submitted by Isaac Francisco de Souza Dias (isaac.souzadias@ufpe.br) on 2016-02-16T18:00:16Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_completa_portugues_Jesus - Final_B1.pdf: 4458139 bytes, checksum: 1ccef01f0261985c1f30824dd4c94ae6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-16T18:00:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_completa_portugues_Jesus - Final_B1.pdf: 4458139 bytes, checksum: 1ccef01f0261985c1f30824dd4c94ae6 (MD5) Previous issue date: 2015-05-18 / CAPES / A sustentabilidade da energia nuclear dependerá, entre outros fatores, da capacidade de redução dos inventários dos resíduos nucleares de vida longa. Com esse objetivo, desenvolveu-se a nova geração de reatores nucleares, com seis protótipos que se destacam por sua segurança, resistência à proliferação e a gestão dos resíduos. Dentro dessa nova geração de reatores, encontram-se os reatores de temperatura muito alta (VHTR), pela capacidade de produzir energia e a obtenção de altas temperaturas na saída do refrigerante, para seu uso em aplicações de alta temperatura como a produção de hidrogênio. Os ADS (Accelerator Driven Systems), que podem ser projetados como VHTR, são sistemas projetados para a redução dos elementos transurânicos provenientes dos LWRs (Light Water Reactors). O TADSEA (Transmutation Advanced Device for sustainable Energy Applications) é um ADS do tipo leito de bolas, projetado para atingir uma queima profunda dos elementos transurânicos, a produção colateral de energia e a obtenção de altas temperaturas para produzir hidrogênio. O presente trabalho têm como objetivo realizar melhoras no projeto conceitual do TADSEA, através da simulação geométrica detalhada do combustível, para o qual foi desenvolvida e avaliada uma metodologia para a modelagem computacional detalhada da dupla heterogeneidade do combustível em um leito de bolas, usando o código probabilista MCNPX. Foram incluídos novos elementos no projeto como a blindagem, as barras absorvedoras para garantir a segurança do sistema, e foi avaliado o desempenho na redução dos resíduos e sua radiotoxicidade associada, assim como a produção de energia. / The sustainability of nuclear energy will depend of the capability reduction of the inventories of long-lived nuclear waste. With this goal, it was developed the new generation of nuclear reactors with six prototypes, which stand out for their safety, proliferation resistance and the waste management. Within this new reactors generation, there is the very high temperature reactor (VHTR), designed to produce energy and to obtain high temperatures in the coolant, for their use in high temperature applications such as hydrogen production. The ADSs, which can be designed as VHTRs, are systems designed to reduce the mass of transuranic elements coming from the LWRs. The TADSEA is an ADS, pebble bed type, designed to achieve deep burning levels in the fuel, the power generation, and to obtain high temperatures to produce hydrogen. The aim of this study is to make the TADSEA conceptual re-design, by means of a detailed fuel geometric simulation, for which it was developed and evaluated a methodology for the detailed computational simulation of the fuel double heterogeneity in pebble-bed nuclear core, using the probabilistic code MCNPX. New design elements such as the shield and absorbers bars were included, and the performance in the reduction of nuclear waste and their associated radiotoxicity as well as the energy production were evaluated.