Neste trabalho foram determinadas as concentrações dos radionuclídeos naturais 226Ra, 232Th e 40K em amostras de areias superficiais para 16 localizações ao longo da costa da Grande Vitória, região metropolitana do estado do Espírito Santo, sudeste do Brasil. As áreas de estudo compreendem as praias de Manguinhos e Jacaraípe no município da Serra, Camburi, Praia do Canto e Curva da Jurema no município de Vitória, Praia da Costa e Praia de Itapuã no município de Vila Velha, Praia de Setibão, Setibinha, Praia do Morro, Praia das Castanheiras e Praia da Areia Preta no Município de Guarapari e areia da Reserva Paulo Cesar Vinha também localizada no município de Guarapari. Para cada sítio de estudo, três amostras foram seladas em frascos de 100 ml de polietileno de alta densidade. Após espera de aproximadamente 4 semanas para atingir o equilíbrio secular das séries do 238U e 232Th, as amostras foram medidas por espectrometria gama de alta resolução e o espectro analisado com o software WinnerGamma. A correção da auto-absorção foi realizada para todas as amostras. A concentração do 226Ra foi determinada pela média ponderada das concentrações do 214Pb e 214Bi, a concentração de 232Th pela média ponderada das concentrações dos 228Ac, 212Pb e 212Bi e a concentração de 40K pela sua transição única de 1460 keV. O equivalente em rádio e o índice gama foram obtidos a partir das concentrações de 226Ra, 232Th e 40K. As concentrações de 226Ra variaram de 3 ± 1Bq.kg-1 a 738 ± 38Bq.kg-1, com o maior valor na localidade central da Praia de Camburi. As concentrações de 232Th variaram de 7 ± 3Bq.kg-1 a 7422 ± 526Bq.kg-1, com o maior valor na Praia da Areia Preta. As concentrações de 40K variaram de 14 ± 6Bq.kg-1 a 638 ± 232Bq.kg-1, com o maior valor na Praia da Areia Preta. O cálculo do equivalente em rádio e do índice gama mostrou duas faixas distintas. Na primeira, para a maioria das praias, o equivalente em rádio variou de 15 ± 6Bq.kg-1 a 257 ± 18Bq.kg-1, abaixo do limite inferior de 370Bq.kg-1 recomendado pela OECD como adequado para uso em material de construção e o índice gama externo foi inferior ao limite aceitável de 1 sugerido pelo UNSCEAR. Na segunda, para as praias de Setibinha, Curva da Jurema, Camburi Sul e Camburi Central e Praia da Areia Preta, o equivalente em rádio variou de 820 ± 40Bq.kg-1 até 11200 ± 580Bq.kg-1, excedendo de 2 a 30 vezes o limite mínimo recomendado para aplicação na construção civil e o índice gama superou de 3 até quase 40 vezes o limite sugerido pelo UNSCEAR. / In this work the concentrations of natural radionuclides 226Ra, 232Th and 40K were determined in superficial sand samples for 16 locations throughout the coast of the Great Victory, metropolitan region of the state of Espírito Santo, Southeast of Brazil. The assessed beaches were Manguinhos and Jacaraípe in Serra county, Camburi, Praia do Canto and Curva da Jurema in Vitória county, Praia da Costa and Itapuã in Vila Velha county, Setibão, Setibinha, Praia do Morro, Praia das Castanheiras and Areia Preta in Guarapari county and sand of the Paulo Cesar Vinha Reserve also located in Guarapari county. Three sand samples of each beach were sealed in 100 mL high density polyethylene flasks. After approximately 4 weeks in order to reach secular equilibrium in the 238U and 232Th series, the samples were measured by high resolution gamma spectrometry and the spectra analyzed with the WinnerGamma software. The selfabsorption correction was performed for all samples. The 226Ra concentration was determined from the weighted average concentrations of 214Pb and 214Bi, the 232Th concentration was determined from the weighted average concentrations of 228Ac, 212Pb and 212Bi and the concentration of 40K is determined by its single gamma transition of 1460 keV. The radium equivalent concentration and the external hazard index where obtained from the concentrations of 226Ra, 232Th and 40K. 226Ra concentrations show values varying from 3 ± 1Bq.kg-1 to 738 ± 38Bq.kg-1, with the highest values for the central locality of the Camburi beach. 232Th concentrations show values varying from 7 ± 3Bq.kg-1 to 7422 ± 526Bq.kg-1, with the highest values for Areia Preta beach. 40K concentrations show values varying from 14 ± 6Bq.kg-1 to 638 ± 232Bq.kg-1, with the highest values for Areia Preta beach. Calculation of the radium equivalent and the external hazard index showed two distinct groups. In the first one, for the majority of the beaches, the radium equivalent activities are in the range from 15 ± 6Bq.kg-1 to 257 ± 18Bq.kg-1, below the lower limit of 370Bq.kg-1 recommended by OECD for the safe use of building materials and external hazard index was below the acceptable limit of 1 suggested by UNSCEAR. In the second one, for Setibinha, Curva da Jurema, South and Central locations of Camburi and Areia Preta beaches, the radium equivalent results are in the range from 820 ± 40Bq.kg-1 to 11200 ± 580Bq.kg-1, exceeding 2 to 30 times the recommended minimum value for safe application in the civil construction industry and the external hazard index surpassed almost 3 to 40 times the UNSCEAR suggested limit.

A exposição da população em geral à radiação ionizante surge principalmente a partir de fontes naturais. A principal contribuição é decorrente da inalação do radônio (Rn-222), um gás que ocorre naturalmente (UNSCEAR, 2000). A concentração de Rn-222 num ambiente é controlada por fatores como a permeabilidade do solo e teor de água, a variabilidade meteorológica, características de construção da fundação e da pressão diferencial positivo habitual entre o solo e o ambiente interno. Estudos indicam que a concentração de radônio, apresenta uma variação significativa no subsolo, térreo e andares superiores das edificações. O objetivo deste estudo é determinar os níveis de radônio, nos subsolos, térreos e andares acima do nível do solo, em uma universidade na cidade de São Paulo e um edifício residencial na cidade de Peruíbe. As medidas de Rn-222 foram realizadas através do método passivo com detectores de traços nucleares de estado sólido (CR-39). Os ambientes estudados apresentam concentrações de Rn-222 bastante inferiores aos valores recomendados pela Comissão Internacional de Proteção Radiológica, publicados no documento de 2009, de 300 Bq/m3 para residências e 1000 Bq/m3 para locais de trabalho. No edifício residencial na cidade de Peruíbe, analisaram-se ainda, as concentrações de Ra-266, Th-232 e K-40 em materiais de construção utilizados na construção do edifício, por meio de espectrometria gama. A dose efetiva total para o morador devido à exposição externa foi de 0,8 mSv a-1, inferior ao limite de dose anual para público em geral de 1 mSv a-1. / Exposure of the general population to ionizing radiation comes mainly from natural sources. The main contribution is due to inhalation of radon (Rn-222), a gas that occurs naturally (UNSCEAR, 2000). The Rn-222 concentration in the environment is controlled by factors such as soil permeability and water content, the weather variability, materials used in the foundation and the usual positive pressure differential between the soil and the internal environment. Studies indicate that the concentration of radon shows a wide variation in the basement, ground floor and upper floors of buildings. The objective of this study is to determine radon levels in basements, ground floor and floors above ground level, at a university in the city of São Paulo and in one residential building in the city of Peruíbe. Rn-222 measurements were performed using the method with nuclear track of solid state detectors (CR-39). The studied environments present Rn-222 concentration well below the values recommended by the International Commission on Radiological Protection, published in the 2009 document, of 300 Bq/m3 for homes and 1000 Bq/m3 for the workplace. In the residential building, the concentration of Ra-266, Th-232 and K-40 in the materials used in the building construction was also analyzed, by gamma spectrometry. The effective total dose for the resident due to external exposure was 0.8 mSv y-1, lower than the annual dose limit for the general public of 1 mSv y-1.

Os níveis de radioatividade natural do planeta e suas eventuais consequencias são objeto de estudo da radioproteção ambiental. Nos últimos anos, as agências internacionais ligadas à proteção radiológica têm debatido as práticas até então estipuladas, no que diz respeito à proteção da fauna e flora, cuja filosofia acreditava que as recomendações sugeridas para a proteção do homem asseguravam que outras espécies estariam também protegidas. Assim, são necessários estudos sobre as concentrações de atividade dos radionuclídeos dispersos no meio ambiente, assim como as doses absorvidas por organismos de diferentes ecossistemas, pela exposição interna e externa. O Brasil possui a segunda maior população de cães e gatos do mundo e produz anualmente mais de 2 milhões de toneladas de rações. O presente trabalho investigou os níveis de radioatividade presentes em rações comerciais para cães e gatos, por meio da espectrometria gama de alta resolução. Os resultados mostraram concentrações abaixo da MDA para radionuclídeos artificiais e baixas concentrações para radionuclídeos naturais, cujos valores variaram de 0,9 ± 0,3 Bq/kg a 5,1 ± 0,7 Bq/kg para o 226Ra, de 1,2 ± 0,4 Bq/kg a 11,1 ± 1,0 Bq/kg para o 232Th e de 156 ± 7 Bq/kg a 410 ± 19 Bq/kg para o 40K. Para verificar a composição de alguns minerais, foi empregada a técnica por EDXRF e, utilizando estatística multivariada, foi possível verificar as correlações entre os radionuclídeos e o conteúdo mineral encontrado. A boa correlação que foi observada entre as concentrações de 226Ra, 232Th e cálcio, pode estar associada ao uso de farinhas de carne e ossos na fabricação das rações. As doses internas para alguns órgãos foram inferidas pelo método de Monte Carlo, obtendo valores menores que 1 μGy/dia. Em síntese, os resultados mostraram que os níveis de atividade encontrados nas rações são baixos o suficiente para concluir que as marcas de ração canina avaliadas não fornecem riscos radiológicos para os animais que as consomem. / The levels of natural radioactivity throughout the planet and their eventual consequences are studied by Environmental Radioprotection. Over the past years, the international agencies concerned with radiation protection have debated over the practices conducted so far, regarding the protection of the fauna and flora, which believed that the recommendations implemented for human beings assured that other species were also protected. Thus, assessments of the activity concentration of different radionuclides in the environment, as well as the absorbed doses for species from different ecosystems, due to internal and external exposures, are needed. Brazil holds the second largest dog and cat population in the world and annually produces over 2 million tons of feed. The present work has investigated the radioactivity levels in commercial brands of dry dog and cat food, using high resolution gamma spectrometry. The results have shown activity concentrations for artificial radionuclides below the detector\'s Minimum Detectable Activity and also, low concentration levels for the natural radionuclides, varying from 0,9 ± 0,3 Bq/kg up to 5,1 ± 0,7 Bq/kg for 226Ra, from 1,2 ± 0,4 Bq/kg up to 11,1 ± 1,0 Bq/kg for 232Th and from 156 ± 7 Bq/kg up to 410 ± 19 Bq/kg for 40K. In order to verify the mineral content in pet food, EDXRF technique was applied and, using multivariate statistics, correlations between the mineral and radionuclide content were verifyied. The good correlation observed between concentrations of 226Ra, 232Th and calcium could be associated with meat and bone flour used in feed manufacturing. The internal dose for some organs were inferred by Monte Carlo method and the results were no higher than 1 μGy/day. In summary, results have shown that the activity levels found in the pet food are low enough to conclude that the brands evaluated carry no radiological risks for the animals that consume them.

Rejeitos radioativos são gerados em todas as etapas do ciclo do combustível nuclear e em instituições que fazem uso de elementos radioativos. No Brasil, para que possam atender a legislação vigente, eles devem ser devidamente gerenciados e tratados. A caracterização é a etapa do gerenciamento de rejeitos radioativos que certifica e complementa as informações presentes no documento de identificação fornecido pelo gerador dos rejeitos radioativos. O objetivo desse trabalho foi desenvolver uma metodologia para caracterização de tambores de rejeitos radioativos. Neste trabalho foi utilizada a técnica de espectrometria gama associada ao método de Monte Carlo para obter e estabelecer uma relação entre as eficiências de contagens teóricas e experimentais para quatro tambores de calibração com densidades diferentes, preparados com nove tubos de PVC em seu interior. O detector de HPGe utilizado foi posicionado em três diferentes distâncias em relação a extremidade do tambor de calibração. A utilização do método de Monte Carlo mostrou-se adequado a metodologia proposta neste trabalho. / Radioactive wastes are generated at all stages of the nuclear fuel cycle and institutions that make use of radioactive elements. In Brazil, so that they can meet the current legislation, they must be properly managed and treated. The characterization is the stage of radioactive waste management that certifies and complements the information in the identification document provided by the radioactive waste generator. The aim of this study was to develop a methodology for characterization of radioactive waste drums. In this work we used the gamma spectrometry technique associated with the Monte Carlo method to obtain and establish a relationship between the efficiencies of theoretical and experimental scores for four calibration drums with different densities prepared with nine PVC tubes inside. The HPGe detector used was positioned at three different distances from the end of the calibration drum. Using the Monte Carlo method was appropriate to the methodology proposed in this work.

A quantificação da atividade de radionuclídeos emissores de raios gama em amostras medidas por espectrometria gama com detectores HPGe depende da análise dos fotopicos presentes no espectro, especialmente da determinação exata das suas áreas líquidas. Tal análise é geralmente realizada com o auxílio de ferramentas de software proprietário. Este trabalho apresenta uma metodologia, descrição de algoritmos e um aplicativo de código aberto, denominado OpenGamma, para a busca e análise de fotopicos a fim de se obter seus parâmetros relevantes e as atividades dos radionuclídeos na amostra. A implementação computacional é distribuída sob licença aberta para o código principal e com o uso de pacotes de software aberto para o projeto da interface e para bibliotecas matemáticas. O procedimento para a busca de picos é realizado em três etapas. Primeiramente, executa-se uma pesquisa preliminar com o método da segunda diferença, que consiste na geração de um espectro derivado para a busca de picos candidatos. Na segunda etapa, calculam-se as larguras experimentais dos picos, dos quais escolhem-se aqueles bem formados e isolados para a obtenção da função de ajuste da largura vs. canal, por meio do método de Levenberg-Marquardt para ajustes não-lineares. Por fim, regiões do espectro com picos agrupados são delimitadas e novo ajuste não-linear é aplicado a cada região para a obtenção dos termos da linha de base e dos fotopicos. A partir destes termos, são calculadas as áreas líquidas dos picos. Para a determinação da atividade, curvas de calibração de eficiência previamente obtidas, bem como dados de transições gama dos radionuclídeos, são incorporadas ao código e aplicadas. O código foi escrito em linguagem C++ e a interface foi desenvolvida com a ferramenta Qt. Para as funções matemáticas e procedimentos de ajuste, foi usada a biblioteca científica GNU (GSL). A validação de código foi feita por meio da análise de: 1) espectros sintéticos de teste da AIEA, especialmente desenhados para a avaliação de desempenho de software; 2) espectros obtidos com amostras de exercícios de intercomparação e 3) espectros da rotina de trabalho do Laboratório de Radiometria Ambiental (LRA) do IPEN e analisados com o aplicativo comercial InterWinner. Os resultados obtidos são consistentes com os valores de referência e com aqueles obtidos pelo aplicativo citado, sugerindo que o código OpenGamma pode ser utilizado com segurança na espectrometria de raios gama de uso geral. / Radioactivity quantification of gamma-ray emitter radionuclides in samples measured by HPGe gamma-ray spectrometry relies on the analysis of the photopeaks present in the spectra, especially on the accurate determination of their net areas. Such a task is usually performed with the aid of proprietary software tools. This work presents a methodology, algorithm descriptions and an open source application, called OpenGamma, for the peak search and analysis in order to obtain the relevant peaks parameters and radionuclides activities. The computational implementation is released entirely in open-source license for the main code and with the use of open software packages for interface design and mathematical libraries. The procedure for the peak search is performed on a three step approach. Firstly a preliminary search is done by using the second-difference method, consisting in the generation of a derived spectrum in order to find candidate peaks. In the second step, the experimental peaks widths are assessed and well formed and isolated ones are chosen to obtain a FWHM vs. channel relationship, by application of the Levenberg-Marquardt minimization method for non-linear fitting. Lastly, regions of the spectrum with grouped peaks are marked and a non-linear fit is again applied to each region to obtain baseline and photopeaks terms; from these terms, peaks net areas are then assessed. For the activity determination, previously obtained efficiency calibration curves, as well as nuclides gamma-ray data, are incorporated in the code and applied. The code was developed in C++ language and the interface was developed with Qt GUI software toolkit. GNU scientific library, GSL, was employed to perform fitting procedures as needed. Validation of code was done by analyzing: 1) synthetic test spectra from IAEA, especially designed for software performance evaluation; 2) spectra obtained from samples of intercomparison exercises and 3) spectra from routine activities of the Environmental Radiometric Laboratory (LRA) at IPEN and analyzed with the commercial software package InterWinner. Results obtained are consistent with the reference values and with those obtained by the aforementioned package. The results suggest that the OpenGamma code could be safely used in general-purpose gamma-ray spectrometry.

Os níveis de radioatividade natural do planeta e suas eventuais consequencias são objeto de estudo da radioproteção ambiental. Nos últimos anos, as agências internacionais ligadas à proteção radiológica têm debatido as práticas até então estipuladas, no que diz respeito à proteção da fauna e flora, cuja filosofia acreditava que as recomendações sugeridas para a proteção do homem asseguravam que outras espécies estariam também protegidas. Assim, são necessários estudos sobre as concentrações de atividade dos radionuclídeos dispersos no meio ambiente, assim como as doses absorvidas por organismos de diferentes ecossistemas, pela exposição interna e externa. O Brasil possui a segunda maior população de cães e gatos do mundo e produz anualmente mais de 2 milhões de toneladas de rações. O presente trabalho investigou os níveis de radioatividade presentes em rações comerciais para cães e gatos, por meio da espectrometria gama de alta resolução. Os resultados mostraram concentrações abaixo da MDA para radionuclídeos artificiais e baixas concentrações para radionuclídeos naturais, cujos valores variaram de 0,9 ± 0,3 Bq/kg a 5,1 ± 0,7 Bq/kg para o 226Ra, de 1,2 ± 0,4 Bq/kg a 11,1 ± 1,0 Bq/kg para o 232Th e de 156 ± 7 Bq/kg a 410 ± 19 Bq/kg para o 40K. Para verificar a composição de alguns minerais, foi empregada a técnica por EDXRF e, utilizando estatística multivariada, foi possível verificar as correlações entre os radionuclídeos e o conteúdo mineral encontrado. A boa correlação que foi observada entre as concentrações de 226Ra, 232Th e cálcio, pode estar associada ao uso de farinhas de carne e ossos na fabricação das rações. As doses internas para alguns órgãos foram inferidas pelo método de Monte Carlo, obtendo valores menores que 1 μGy/dia. Em síntese, os resultados mostraram que os níveis de atividade encontrados nas rações são baixos o suficiente para concluir que as marcas de ração canina avaliadas não fornecem riscos radiológicos para os animais que as consomem. / The levels of natural radioactivity throughout the planet and their eventual consequences are studied by Environmental Radioprotection. Over the past years, the international agencies concerned with radiation protection have debated over the practices conducted so far, regarding the protection of the fauna and flora, which believed that the recommendations implemented for human beings assured that other species were also protected. Thus, assessments of the activity concentration of different radionuclides in the environment, as well as the absorbed doses for species from different ecosystems, due to internal and external exposures, are needed. Brazil holds the second largest dog and cat population in the world and annually produces over 2 million tons of feed. The present work has investigated the radioactivity levels in commercial brands of dry dog and cat food, using high resolution gamma spectrometry. The results have shown activity concentrations for artificial radionuclides below the detector\'s Minimum Detectable Activity and also, low concentration levels for the natural radionuclides, varying from 0,9 ± 0,3 Bq/kg up to 5,1 ± 0,7 Bq/kg for 226Ra, from 1,2 ± 0,4 Bq/kg up to 11,1 ± 1,0 Bq/kg for 232Th and from 156 ± 7 Bq/kg up to 410 ± 19 Bq/kg for 40K. In order to verify the mineral content in pet food, EDXRF technique was applied and, using multivariate statistics, correlations between the mineral and radionuclide content were verifyied. The good correlation observed between concentrations of 226Ra, 232Th and calcium could be associated with meat and bone flour used in feed manufacturing. The internal dose for some organs were inferred by Monte Carlo method and the results were no higher than 1 μGy/day. In summary, results have shown that the activity levels found in the pet food are low enough to conclude that the brands evaluated carry no radiological risks for the animals that consume them.

Neste trabalho foi desenvolvido um Espectrômetro de Correlação Angular Gama- Gama Perturbada Diferencial em Tempo (CAP) constituído por seis detectores cintiladores de BaF2, para realização de medidas de interações hiperfinas (campo hiperfino magnético e gradiente de campo elétrico) em diversos materiais e propiciar estudos na área da física da matéria condensada. O espectrômetro desenvolvido possui um sistema de aquisição não convencional em comparação aos demais equipamentos destinados a medidas de CAP. Ao invés do tradicional Analisador Multicanal (MCA), este espectrômetro utiliza um sistema de aquisição de dados constituído, basicamente, por um Conversor Analógico Digital (ADC) rápido, uma placa digital (I/O) convencional e um roteador construído no laboratório de Interações Hiperfinas (LIH) do IPEN. Este versátil e eficiente sistema, controlado por um software também criado no LIH em LabVIEW, permite a geração simultânea de 30 espectros de coincidências γ - γ atrasadas, número superior em comparação aos 12 espectros do antigo espectrômetro de quatro detectores. Além de medidas de linearidade, resolução em tempo e tempo morto, o funcionamento e o desempenho do espectrômetro foram comprovados através de medidas de CAP utilizando os núcleos de prova 111In -> 111Cd e 181Hf -> 181Ta, cujos resultados são bem conhecidos da literatura. Foram feitas medidas de interação quadrupolar do 181Ta em háfnio metálico e do 111Cd em cádmio metálico, e de campo hiperfino magnético do 111Cd e do 181Ta em níquel. Os resultados destas medidas se mostraram em concordância com a literatura. Adicionalmente foram realizadas medidas inéditas de interações hiperfinas magnéticas no composto intermetálico LaMnSi2 utilizando os núcleos de prova 111Cd e 140Ce. As medidas foram realizadas na faixa de temperatura de 10 K a 400K. No caso das medidas utilizando a sonda 111In -> 111Cd, os resultados mostram uma variação do campo magnético com a temperatura que segue a função de Brillouin. Já no caso das medidas com o núcleo de prova 140La -> 140Ce, o resultado apresentou um comportamento anômalo do campo hiperfino em função de temperatura. Os resultados evidenciam uma forte hibridização da banda 4f do Ce com a banda 3d do Mn, fato verificado e estudado em trabalhos anteriores com compostos semelhantes. / In this work a Perturbed gama-gama Angular Correlation (PAC) spectrometer was constructed consisting of six BaF2 scintillator detectors to perform measurements of hyperfine interactions (magnetic hyperfine field and electric field gradient) in different materials to study condensed matter physics. The spectrometer developed has an unconventional acquisition system compared to other equipment for PAC measurements. Instead of a traditional multichannel analyzer (MCA), the spectrometer utilizes a data acquisition system consisting of basically a fast analog to digital converter (ADC), a conventional digital card (I/O) and a router constructed in the hyperfine interactions laboratory (LIH) of IPEN. This versatile and efficient system, controlled by software, also developed in the LIH using LabVIEW, allows simultaneous generation of 30 delayed γ - γ coincidence spectra compared to 12 spectra in the old 4 detector spectrometer in our laboratory. In addition to the tests of system linearity, time resolution and dead time, the operational performance of this spectrometer was demonstrated by PAC measurements using 111In -> 111Cd and 181Hf -> 181Ta nuclear probes, for which the results are well known from the literature. The quadrupole interaction of 181Ta in metallic hafnium, and 111Cd in metallic cadmium, and magnetic hyperfine field of 111Cd in nickel, were measured and the results are in agreement with the literature. Additionally the measurements were carried out, with the new spectrometer, to study the hyperfine field in the intermetallic compound LaMnSi2 using 111Cd and 140Ce nuclear probes. The measurements were carried out in the temperature range from 10 K to 400 K. While the temperature dependence of hyperfine field measured with 111In -> 111Cd probe, follows the Brillouin function the behaviour of the hyperfine field measured with 140La -> 140Ce is anomalous. This behavior has been explained in terms of a strong hybridization of 4f band of Ce with the 3d band of Mn, a fact verified in previous studies with similar compounds.

Neste trabalho foram determinadas as concentrações dos radionuclídeos naturais 226Ra, 232Th e 40K em amostras de areias superficiais para 16 localizações ao longo da costa da Grande Vitória, região metropolitana do estado do Espírito Santo, sudeste do Brasil. As áreas de estudo compreendem as praias de Manguinhos e Jacaraípe no município da Serra, Camburi, Praia do Canto e Curva da Jurema no município de Vitória, Praia da Costa e Praia de Itapuã no município de Vila Velha, Praia de Setibão, Setibinha, Praia do Morro, Praia das Castanheiras e Praia da Areia Preta no Município de Guarapari e areia da Reserva Paulo Cesar Vinha também localizada no município de Guarapari. Para cada sítio de estudo, três amostras foram seladas em frascos de 100 ml de polietileno de alta densidade. Após espera de aproximadamente 4 semanas para atingir o equilíbrio secular das séries do 238U e 232Th, as amostras foram medidas por espectrometria gama de alta resolução e o espectro analisado com o software WinnerGamma. A correção da auto-absorção foi realizada para todas as amostras. A concentração do 226Ra foi determinada pela média ponderada das concentrações do 214Pb e 214Bi, a concentração de 232Th pela média ponderada das concentrações dos 228Ac, 212Pb e 212Bi e a concentração de 40K pela sua transição única de 1460 keV. O equivalente em rádio e o índice gama foram obtidos a partir das concentrações de 226Ra, 232Th e 40K. As concentrações de 226Ra variaram de 3 ± 1Bq.kg-1 a 738 ± 38Bq.kg-1, com o maior valor na localidade central da Praia de Camburi. As concentrações de 232Th variaram de 7 ± 3Bq.kg-1 a 7422 ± 526Bq.kg-1, com o maior valor na Praia da Areia Preta. As concentrações de 40K variaram de 14 ± 6Bq.kg-1 a 638 ± 232Bq.kg-1, com o maior valor na Praia da Areia Preta. O cálculo do equivalente em rádio e do índice gama mostrou duas faixas distintas. Na primeira, para a maioria das praias, o equivalente em rádio variou de 15 ± 6Bq.kg-1 a 257 ± 18Bq.kg-1, abaixo do limite inferior de 370Bq.kg-1 recomendado pela OECD como adequado para uso em material de construção e o índice gama externo foi inferior ao limite aceitável de 1 sugerido pelo UNSCEAR. Na segunda, para as praias de Setibinha, Curva da Jurema, Camburi Sul e Camburi Central e Praia da Areia Preta, o equivalente em rádio variou de 820 ± 40Bq.kg-1 até 11200 ± 580Bq.kg-1, excedendo de 2 a 30 vezes o limite mínimo recomendado para aplicação na construção civil e o índice gama superou de 3 até quase 40 vezes o limite sugerido pelo UNSCEAR. / In this work the concentrations of natural radionuclides 226Ra, 232Th and 40K were determined in superficial sand samples for 16 locations throughout the coast of the Great Victory, metropolitan region of the state of Espírito Santo, Southeast of Brazil. The assessed beaches were Manguinhos and Jacaraípe in Serra county, Camburi, Praia do Canto and Curva da Jurema in Vitória county, Praia da Costa and Itapuã in Vila Velha county, Setibão, Setibinha, Praia do Morro, Praia das Castanheiras and Areia Preta in Guarapari county and sand of the Paulo Cesar Vinha Reserve also located in Guarapari county. Three sand samples of each beach were sealed in 100 mL high density polyethylene flasks. After approximately 4 weeks in order to reach secular equilibrium in the 238U and 232Th series, the samples were measured by high resolution gamma spectrometry and the spectra analyzed with the WinnerGamma software. The selfabsorption correction was performed for all samples. The 226Ra concentration was determined from the weighted average concentrations of 214Pb and 214Bi, the 232Th concentration was determined from the weighted average concentrations of 228Ac, 212Pb and 212Bi and the concentration of 40K is determined by its single gamma transition of 1460 keV. The radium equivalent concentration and the external hazard index where obtained from the concentrations of 226Ra, 232Th and 40K. 226Ra concentrations show values varying from 3 ± 1Bq.kg-1 to 738 ± 38Bq.kg-1, with the highest values for the central locality of the Camburi beach. 232Th concentrations show values varying from 7 ± 3Bq.kg-1 to 7422 ± 526Bq.kg-1, with the highest values for Areia Preta beach. 40K concentrations show values varying from 14 ± 6Bq.kg-1 to 638 ± 232Bq.kg-1, with the highest values for Areia Preta beach. Calculation of the radium equivalent and the external hazard index showed two distinct groups. In the first one, for the majority of the beaches, the radium equivalent activities are in the range from 15 ± 6Bq.kg-1 to 257 ± 18Bq.kg-1, below the lower limit of 370Bq.kg-1 recommended by OECD for the safe use of building materials and external hazard index was below the acceptable limit of 1 suggested by UNSCEAR. In the second one, for Setibinha, Curva da Jurema, South and Central locations of Camburi and Areia Preta beaches, the radium equivalent results are in the range from 820 ± 40Bq.kg-1 to 11200 ± 580Bq.kg-1, exceeding 2 to 30 times the recommended minimum value for safe application in the civil construction industry and the external hazard index surpassed almost 3 to 40 times the UNSCEAR suggested limit.

Neste trabalho foi desenvolvido um Espectrômetro de Correlação Angular Gama- Gama Perturbada Diferencial em Tempo (CAP) constituído por seis detectores cintiladores de BaF2, para realização de medidas de interações hiperfinas (campo hiperfino magnético e gradiente de campo elétrico) em diversos materiais e propiciar estudos na área da física da matéria condensada. O espectrômetro desenvolvido possui um sistema de aquisição não convencional em comparação aos demais equipamentos destinados a medidas de CAP. Ao invés do tradicional Analisador Multicanal (MCA), este espectrômetro utiliza um sistema de aquisição de dados constituído, basicamente, por um Conversor Analógico Digital (ADC) rápido, uma placa digital (I/O) convencional e um roteador construído no laboratório de Interações Hiperfinas (LIH) do IPEN. Este versátil e eficiente sistema, controlado por um software também criado no LIH em LabVIEW, permite a geração simultânea de 30 espectros de coincidências γ - γ atrasadas, número superior em comparação aos 12 espectros do antigo espectrômetro de quatro detectores. Além de medidas de linearidade, resolução em tempo e tempo morto, o funcionamento e o desempenho do espectrômetro foram comprovados através de medidas de CAP utilizando os núcleos de prova 111In -> 111Cd e 181Hf -> 181Ta, cujos resultados são bem conhecidos da literatura. Foram feitas medidas de interação quadrupolar do 181Ta em háfnio metálico e do 111Cd em cádmio metálico, e de campo hiperfino magnético do 111Cd e do 181Ta em níquel. Os resultados destas medidas se mostraram em concordância com a literatura. Adicionalmente foram realizadas medidas inéditas de interações hiperfinas magnéticas no composto intermetálico LaMnSi2 utilizando os núcleos de prova 111Cd e 140Ce. As medidas foram realizadas na faixa de temperatura de 10 K a 400K. No caso das medidas utilizando a sonda 111In -> 111Cd, os resultados mostram uma variação do campo magnético com a temperatura que segue a função de Brillouin. Já no caso das medidas com o núcleo de prova 140La -> 140Ce, o resultado apresentou um comportamento anômalo do campo hiperfino em função de temperatura. Os resultados evidenciam uma forte hibridização da banda 4f do Ce com a banda 3d do Mn, fato verificado e estudado em trabalhos anteriores com compostos semelhantes. / In this work a Perturbed gama-gama Angular Correlation (PAC) spectrometer was constructed consisting of six BaF2 scintillator detectors to perform measurements of hyperfine interactions (magnetic hyperfine field and electric field gradient) in different materials to study condensed matter physics. The spectrometer developed has an unconventional acquisition system compared to other equipment for PAC measurements. Instead of a traditional multichannel analyzer (MCA), the spectrometer utilizes a data acquisition system consisting of basically a fast analog to digital converter (ADC), a conventional digital card (I/O) and a router constructed in the hyperfine interactions laboratory (LIH) of IPEN. This versatile and efficient system, controlled by software, also developed in the LIH using LabVIEW, allows simultaneous generation of 30 delayed γ - γ coincidence spectra compared to 12 spectra in the old 4 detector spectrometer in our laboratory. In addition to the tests of system linearity, time resolution and dead time, the operational performance of this spectrometer was demonstrated by PAC measurements using 111In -> 111Cd and 181Hf -> 181Ta nuclear probes, for which the results are well known from the literature. The quadrupole interaction of 181Ta in metallic hafnium, and 111Cd in metallic cadmium, and magnetic hyperfine field of 111Cd in nickel, were measured and the results are in agreement with the literature. Additionally the measurements were carried out, with the new spectrometer, to study the hyperfine field in the intermetallic compound LaMnSi2 using 111Cd and 140Ce nuclear probes. The measurements were carried out in the temperature range from 10 K to 400 K. While the temperature dependence of hyperfine field measured with 111In -> 111Cd probe, follows the Brillouin function the behaviour of the hyperfine field measured with 140La -> 140Ce is anomalous. This behavior has been explained in terms of a strong hybridization of 4f band of Ce with the 3d band of Mn, a fact verified in previous studies with similar compounds.

A quantificação da atividade de radionuclídeos emissores de raios gama em amostras medidas por espectrometria gama com detectores HPGe depende da análise dos fotopicos presentes no espectro, especialmente da determinação exata das suas áreas líquidas. Tal análise é geralmente realizada com o auxílio de ferramentas de software proprietário. Este trabalho apresenta uma metodologia, descrição de algoritmos e um aplicativo de código aberto, denominado OpenGamma, para a busca e análise de fotopicos a fim de se obter seus parâmetros relevantes e as atividades dos radionuclídeos na amostra. A implementação computacional é distribuída sob licença aberta para o código principal e com o uso de pacotes de software aberto para o projeto da interface e para bibliotecas matemáticas. O procedimento para a busca de picos é realizado em três etapas. Primeiramente, executa-se uma pesquisa preliminar com o método da segunda diferença, que consiste na geração de um espectro derivado para a busca de picos candidatos. Na segunda etapa, calculam-se as larguras experimentais dos picos, dos quais escolhem-se aqueles bem formados e isolados para a obtenção da função de ajuste da largura vs. canal, por meio do método de Levenberg-Marquardt para ajustes não-lineares. Por fim, regiões do espectro com picos agrupados são delimitadas e novo ajuste não-linear é aplicado a cada região para a obtenção dos termos da linha de base e dos fotopicos. A partir destes termos, são calculadas as áreas líquidas dos picos. Para a determinação da atividade, curvas de calibração de eficiência previamente obtidas, bem como dados de transições gama dos radionuclídeos, são incorporadas ao código e aplicadas. O código foi escrito em linguagem C++ e a interface foi desenvolvida com a ferramenta Qt. Para as funções matemáticas e procedimentos de ajuste, foi usada a biblioteca científica GNU (GSL). A validação de código foi feita por meio da análise de: 1) espectros sintéticos de teste da AIEA, especialmente desenhados para a avaliação de desempenho de software; 2) espectros obtidos com amostras de exercícios de intercomparação e 3) espectros da rotina de trabalho do Laboratório de Radiometria Ambiental (LRA) do IPEN e analisados com o aplicativo comercial InterWinner. Os resultados obtidos são consistentes com os valores de referência e com aqueles obtidos pelo aplicativo citado, sugerindo que o código OpenGamma pode ser utilizado com segurança na espectrometria de raios gama de uso geral. / Radioactivity quantification of gamma-ray emitter radionuclides in samples measured by HPGe gamma-ray spectrometry relies on the analysis of the photopeaks present in the spectra, especially on the accurate determination of their net areas. Such a task is usually performed with the aid of proprietary software tools. This work presents a methodology, algorithm descriptions and an open source application, called OpenGamma, for the peak search and analysis in order to obtain the relevant peaks parameters and radionuclides activities. The computational implementation is released entirely in open-source license for the main code and with the use of open software packages for interface design and mathematical libraries. The procedure for the peak search is performed on a three step approach. Firstly a preliminary search is done by using the second-difference method, consisting in the generation of a derived spectrum in order to find candidate peaks. In the second step, the experimental peaks widths are assessed and well formed and isolated ones are chosen to obtain a FWHM vs. channel relationship, by application of the Levenberg-Marquardt minimization method for non-linear fitting. Lastly, regions of the spectrum with grouped peaks are marked and a non-linear fit is again applied to each region to obtain baseline and photopeaks terms; from these terms, peaks net areas are then assessed. For the activity determination, previously obtained efficiency calibration curves, as well as nuclides gamma-ray data, are incorporated in the code and applied. The code was developed in C++ language and the interface was developed with Qt GUI software toolkit. GNU scientific library, GSL, was employed to perform fitting procedures as needed. Validation of code was done by analyzing: 1) synthetic test spectra from IAEA, especially designed for software performance evaluation; 2) spectra obtained from samples of intercomparison exercises and 3) spectra from routine activities of the Environmental Radiometric Laboratory (LRA) at IPEN and analyzed with the commercial software package InterWinner. Results obtained are consistent with the reference values and with those obtained by the aforementioned package. The results suggest that the OpenGamma code could be safely used in general-purpose gamma-ray spectrometry.