O regime de altas energias (pequeno x de Bjorken) da Cromodinâmica Quântica (QCD) tem sido intensamente investigado através de experimentos de colisões em altas energias. Neste regime, espera-se que efeitos não lineares determinem o comportamento dinâmico do conteúdo de quarks e glúons no interior dos hádrons. Como uma consequência da dinâmica não linear, espera-se que o crescimento da distribuição de pártons sature. A descrição do regime de saturação é dada pelo Condensado de Vidros de Cor (CGC), que é uma teoria efetiva que descreve a QCD em altas energias. A saturação desempenha um papel fundamental no espalhamento difrativo profundamente inelástico, dada a forte dependência deste processo na distribuição de glúons. Como um exemplo de um processo difrativo exclusivo, temos a produção de mésons vetoriais. Um outro processo interessante é a produção de nêutrons dominantes. Apesar de mais de dez anos de intensos esforços teóricos e experimentais, a distribuição em momento de Feynman de um nêutron dominante continua sem uma descrição teórica satisfatória. Recentemente o HERA divulgou dados precisos de produção de nêutron dominante em altas energias. Os dados são de processos semi-inclusivos e de processos difrativos exclusivos (produção de méson rho). Nesta tese nós propomos um modelo unificado para descrever os dados do HERA de produção de nêutrons dominantes em processos semi-inclusivos e exclusivos. Para isso, utilizamos o formalismo de dipolo de cor, levando em conta os efeitos de saturação partônica. Atualmente não há colisor elétron-próton operando para testar a robustez do nosso modelo em relação a um conjunto de dados mais amplo. Uma alternativa para o estudo da produção de nêutron dominante nos colisores hadrônicos atuais são os processos fotoinduzidos, que ocorrem em colisões ultraperiféricas. Nós também estudamos a produção exclusiva de méson vetorial associada a nêutrons dominantes em interações fóton-próton que acontecem em colisões próton-próton e próton-núcleo nas energias do RHIC e LHC. / The regime of high energies (small Bjorken-x) of quantum chromodynamics (QCD) has been intensively investigated in experiments at high-energy collisions. In this regime it is expected that nonlinear effects determine the dynamic behavior of quarks and gluons inside the hadrons. As a consequence of the nonlinear dynamics, it is expected that the growth of the parton distribution saturate. The description of the saturation regime is given by the Color Glass Condensate (CGC), which is an effective theory which describes the QCD at high energies. The saturation plays a key role in diffractive deep inelastic scattering, given the strong dependence of this process in the gluon distribution. As an example of an exclusive diffractive process, we have vector meson production. Another interesting process is leading neutron production. In spite of more than ten years of intense experimental and theoretical efforts, the Feynman momentum distribution of leading neutrons remains without a satisfactory theoretical description. Very recently, high precision data on leading neutrons produced in electron-proton reactions at HERA at high energies became available: data on the inclusive process and the exclusive diffractive process (rho meson production). In this text we have proposed a unified model to describe the HERA data of inclusive and exclusive leading neutron production. To achieve this goal, we have used the color dipole formalism with the contribution of gluon saturation effects. Nowadays there is no electron-proton collider running to check some of our predictions. An alternative for the study of leading neutron production at hadronic colliders are the photon-induced processes, which occur in ultraperipheral collisions. We also consider exclusive vector meson production in association with a leading neutron in photon-proton interactions that take place in proton-proton and proton-nucleus collisions at RHIC and LHC energies.

Um dos parâmetros fundamentais da física de reatores é a curvatura do fluxo de nêutrons (Buckling) do núcleo do reator. Ele está relacionado com outros parâmetros importantes, tais como as taxas de reação, potencia de operação, queima de combustível, entre outros. Num reator crítico, o Buckling depende das características geométricas e de material do núcleo do reator. Este trabalho apresenta os resultados do Buckling experimental para o reator nuclear IPEN/MB-01 em sua configuração cilíndrica com 28 barras de combustível ao longo de seu diâmetro. O IPEN/MB-01 é um reator de potência zero projetado para operar em uma potência máxima nominal de 100 watts. É uma instalação nuclear versátil que permite a simulação de todas as características de um grande reator nuclear e ideal para este tipo de medição. Foi realizado um mapeamento do fluxo de nêutrons no interior do reator e, assim, determinado o Buckling total da configuração cilíndrica. O reator foi operado durante uma hora para cada experimento. Em seguida, a taxa de reação nuclear das varetas de combustível foram medidas por espectrometria gama em um detector de germânio hiper-puro (HPGe) que escaneou as varetas axial e radialmente. Foram analisados os fótons gama do 239Np ( 276,6 keV ), gerado a partir da captura de nêutrons epitérmicos e rápidos, e do 143Ce ( 293,3 keV ), gerado por fissão em ambos 238U e 235U, respectivamente. Foram analisadas as direções axial e radial. Outras medições foram realizadas com fios e folhas de ouro nas direções radial e axial do núcleo do reator. O Buckling total obtido a partir da média ponderada dos três métodos medidos é de 96,55 ± 7,47 m-2. Os objetivo dos valores experimentais obtidos é obter um conjunto de dados experimentais que permitam uma comparação direta com valores calculados pelos códigos de Física de Reatores CITATION e MCNP. / One of the key parameters in reactor physics is the Buckling of a reactor core. It is related to important parameters such as reaction rates, nuclear power operation, fuel burning, among others. In a critical reactor, the Buckling depends on the geometric and material characteristics of the reactor core. This work presents the results of experimental Buckling in the reactor IPEN/MB-01 nuclear reactor in its cylindrical configuration with 28 fuel rods along its diameter. The IPEN/MB-01 is a zero power reactor designed to operate at a maximum power of 100 watts, it is a versatile nuclear facility which allows the simulation of all the characteristics of a large nuclear power reactor and ideal for this type of measurement. We conducted a mapping of neutron flux inside the reactor and thereby determined the total Buckling of the cylindrical configuration. The reactor was operated for one hour. Then, the activity of the fuel rods was measured by gamma spectrometry on a rod scanner HPGe detector. We analyzed the gamma photons of the 239Np (276,6 keV) for neutron capture (n,γ) and the 143Ce (293,3 keV) for fission (n,f) on both 238U and 235U, respectively. We analyzed the axial and radial directions. Other measurements were performed using wires and gold foils in the radial and axial directions of the reactor core. The Buckling Total obtained from the three methods by weighted mean is 96,55 ± 7,47 m-2. The goal is to obtain experimental values of a set of experimental data to allow one direct comparison with values calculated by the codes used in reactor physics CITATION and MCNP.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / No presente trabalho investigamos os efeitos da mudança das constantes de acoplamento entre os híperons (D; L; S e X) e os mésons (s; w e r) tendo em vista sua aplicacação na estrutura de estrelas de nêutron. Para tanto, adotamos o modelo de Walecka não-linear numa aproximacão de campo médio. / In the present work we investigated the effects of changing of the coupling constants between the hyperons (D; L; S and X) and mesons (s; w and r) regarding its application in the structure of neutron stars. To this end, we adopted the non-linear Walecka model in the mean field approximation.

Um dos parâmetros fundamentais da física de reatores é a curvatura do fluxo de nêutrons (Buckling) do núcleo do reator. Ele está relacionado com outros parâmetros importantes, tais como as taxas de reação, potencia de operação, queima de combustível, entre outros. Num reator crítico, o Buckling depende das características geométricas e de material do núcleo do reator. Este trabalho apresenta os resultados do Buckling experimental para o reator nuclear IPEN/MB-01 em sua configuração cilíndrica com 28 barras de combustível ao longo de seu diâmetro. O IPEN/MB-01 é um reator de potência zero projetado para operar em uma potência máxima nominal de 100 watts. É uma instalação nuclear versátil que permite a simulação de todas as características de um grande reator nuclear e ideal para este tipo de medição. Foi realizado um mapeamento do fluxo de nêutrons no interior do reator e, assim, determinado o Buckling total da configuração cilíndrica. O reator foi operado durante uma hora para cada experimento. Em seguida, a taxa de reação nuclear das varetas de combustível foram medidas por espectrometria gama em um detector de germânio hiper-puro (HPGe) que escaneou as varetas axial e radialmente. Foram analisados os fótons gama do 239Np ( 276,6 keV ), gerado a partir da captura de nêutrons epitérmicos e rápidos, e do 143Ce ( 293,3 keV ), gerado por fissão em ambos 238U e 235U, respectivamente. Foram analisadas as direções axial e radial. Outras medições foram realizadas com fios e folhas de ouro nas direções radial e axial do núcleo do reator. O Buckling total obtido a partir da média ponderada dos três métodos medidos é de 96,55 ± 7,47 m-2. Os objetivo dos valores experimentais obtidos é obter um conjunto de dados experimentais que permitam uma comparação direta com valores calculados pelos códigos de Física de Reatores CITATION e MCNP. / One of the key parameters in reactor physics is the Buckling of a reactor core. It is related to important parameters such as reaction rates, nuclear power operation, fuel burning, among others. In a critical reactor, the Buckling depends on the geometric and material characteristics of the reactor core. This work presents the results of experimental Buckling in the reactor IPEN/MB-01 nuclear reactor in its cylindrical configuration with 28 fuel rods along its diameter. The IPEN/MB-01 is a zero power reactor designed to operate at a maximum power of 100 watts, it is a versatile nuclear facility which allows the simulation of all the characteristics of a large nuclear power reactor and ideal for this type of measurement. We conducted a mapping of neutron flux inside the reactor and thereby determined the total Buckling of the cylindrical configuration. The reactor was operated for one hour. Then, the activity of the fuel rods was measured by gamma spectrometry on a rod scanner HPGe detector. We analyzed the gamma photons of the 239Np (276,6 keV) for neutron capture (n,γ) and the 143Ce (293,3 keV) for fission (n,f) on both 238U and 235U, respectively. We analyzed the axial and radial directions. Other measurements were performed using wires and gold foils in the radial and axial directions of the reactor core. The Buckling Total obtained from the three methods by weighted mean is 96,55 ± 7,47 m-2. The goal is to obtain experimental values of a set of experimental data to allow one direct comparison with values calculated by the codes used in reactor physics CITATION and MCNP.

Componentes de buraco de nêutrons nos isótopos ANTPOT 99, 101, 103 Ru foram investigadas atrav6s de reações (d,t), induzidas por dêuterons de 15,5 MeV em ANTPOT 100Ru e 16 MeV em ANTPOT 102 Ru e ANTPOT 101 Ru. Os grupos de trítons emergentes, analisados em momento por um espectrógrafo magnético, foram detectados em placas de emulsão nuclear. Resolução em energia melhor que 8 keV permitiu a identificação de 14, 36 e 46 níveis, até as energias de excitação de 1,4; 2,1 e 2,5 MeV, respectivamente, nos ANTPOT 99, 101, 103 Ru. Os momentos angulares orbitais transferidos, l, e as intensidades espectroscópicas foram obtidos a partir da comparação entre distribuições angulares experimentais, medidas cm ângulos judiriosamente escolhidos entre 8º e 46º, e as previstas pela Aproximação de Born com Ondas Distorcidas. A análise das distribuições das intensidades espectroscópicas, associadas a cada l, nos três isótopos revela um padrão de semelhança, embora haja um deslocamento das maiores intensidades espectroscópicas para menores energias, quando se eleva o número de nêutrons, que indica, juntamente com um aumento da densidade de níveis, crescente deformação nuclear. Especial atenção é dirigida a transições para estados de baixa energia de excitação com l = 3 e l = 1, associadas a orbitais não pertencentes à camada de valência, cuja descrição é discutida em termos de um modelo quase-partícula-rotor prolato, não-rígido, com o tratamento completo da interação de Coriolis, e do Modelo de Bósons e Férmions Interatuantes. / Neutron-hole components in 99, 101, 103 Ru Isotopes were Investigated by (d,t) reactions at incident deuteron energies of 15.5 MeV and 16 MeV on, respectively, 100 Ru and 102,104 Ru. Outgoing triton groups were momentum analyzed by a magnetic spectrograph and dctectcd in nuclear emulsion plates with an energy resolution better than 8 keV. A total of 14, 36 and 46 leveis up to 1.4, 2.1 and 2.5 MeV excitation energy were identified, respectively, 99, 101, 103 Ru. The transferred orbital angular momenta, l, and the spectroscopic strengths were obtained by con1paring experimental angular distributions, measured at carefully chosen scattering angles between 8º and 46º, with Distorted Wave Born Approximation predictions. The analysis of the spectroscopic strength distributions corresponding to each l-value reveals a similar pattern among the three isotopes, although there is a shift of the highest strengths towards low energy, for increasing neutron number, indicating increasing deform at ion. Special attention is drawn to transitions to low-lying states with l=3 and l=1 character, associated with the next major shell, whose description is discussed in terms of a quasiparticle-prolate non-rigid rotor model with the Coriolis effect fully treated, and the Interacting Boson-Fermion Model.

Componentes de buraco de nêutrons nos isótopos ANTPOT 99, 101, 103 Ru foram investigadas atrav6s de reações (d,t), induzidas por dêuterons de 15,5 MeV em ANTPOT 100Ru e 16 MeV em ANTPOT 102 Ru e ANTPOT 101 Ru. Os grupos de trítons emergentes, analisados em momento por um espectrógrafo magnético, foram detectados em placas de emulsão nuclear. Resolução em energia melhor que 8 keV permitiu a identificação de 14, 36 e 46 níveis, até as energias de excitação de 1,4; 2,1 e 2,5 MeV, respectivamente, nos ANTPOT 99, 101, 103 Ru. Os momentos angulares orbitais transferidos, l, e as intensidades espectroscópicas foram obtidos a partir da comparação entre distribuições angulares experimentais, medidas cm ângulos judiriosamente escolhidos entre 8º e 46º, e as previstas pela Aproximação de Born com Ondas Distorcidas. A análise das distribuições das intensidades espectroscópicas, associadas a cada l, nos três isótopos revela um padrão de semelhança, embora haja um deslocamento das maiores intensidades espectroscópicas para menores energias, quando se eleva o número de nêutrons, que indica, juntamente com um aumento da densidade de níveis, crescente deformação nuclear. Especial atenção é dirigida a transições para estados de baixa energia de excitação com l = 3 e l = 1, associadas a orbitais não pertencentes à camada de valência, cuja descrição é discutida em termos de um modelo quase-partícula-rotor prolato, não-rígido, com o tratamento completo da interação de Coriolis, e do Modelo de Bósons e Férmions Interatuantes. / Neutron-hole components in 99, 101, 103 Ru Isotopes were Investigated by (d,t) reactions at incident deuteron energies of 15.5 MeV and 16 MeV on, respectively, 100 Ru and 102,104 Ru. Outgoing triton groups were momentum analyzed by a magnetic spectrograph and dctectcd in nuclear emulsion plates with an energy resolution better than 8 keV. A total of 14, 36 and 46 leveis up to 1.4, 2.1 and 2.5 MeV excitation energy were identified, respectively, 99, 101, 103 Ru. The transferred orbital angular momenta, l, and the spectroscopic strengths were obtained by con1paring experimental angular distributions, measured at carefully chosen scattering angles between 8º and 46º, with Distorted Wave Born Approximation predictions. The analysis of the spectroscopic strength distributions corresponding to each l-value reveals a similar pattern among the three isotopes, although there is a shift of the highest strengths towards low energy, for increasing neutron number, indicating increasing deform at ion. Special attention is drawn to transitions to low-lying states with l=3 and l=1 character, associated with the next major shell, whose description is discussed in terms of a quasiparticle-prolate non-rigid rotor model with the Coriolis effect fully treated, and the Interacting Boson-Fermion Model.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Um método numérico espectronodal (END) livre de erros de truncamento espacial é desenvolvido para problemas unidimensionais de difusão de nêutrons monoenergéticos em duas versões. Na versão de problemas de autovalor, o método gera soluções numéricas para o perfil do fluxo escalar e para o fator de multiplicação efetivo (k), que coincidem com a solução analítica dominante, afora os erros da aritmética finita computacional. Na versão de fonte fxa, o método também gera soluções numéricas analíticas para o problema de fonte fixa correspondente, onde a fonte de fissão, com dependência espacial, é obtida analiticamente, a partir da reconstrução espacial do fluxo escalar gerado pelo método END para problemas de autovalor. Alguns experimentos numéricos são apresentados para dois problemas modelos a fim de ilustrar a precisão do método.

É presentada nesta dissertação uma análise espectral das equações de transporte de nêutrons, independente do tempo, em geometria unidimensional e bidimensional, na formulação de ordenadas discretas (SN), utilizando o modelo de uma velocidade e multigrupo, considerando meios onde ocorrem o fenômeno da fissão nuclear. Esta análise espectral constitui-se na resolução de problemas de autovalores e respectivos autovetores, e reproduz a expressão para a solução geral analítica local das equações SN (para geometria unidimensional) ou das equações nodais integradas transversalmente (geometria retangular bidimensional) dentro de cada região homogeneizada do domínio espacial. Com a solução geral local determinada, métodos numéricos, tais como os métodos de matriz de resposta SN, podem ser derivados. Os resultados numéricos são gerados por programas de computadores implementados em MatLab, versão 2012, a fim de verificar a natureza dos autovalores e autovetores correspondentes no espaço real ou complexo. / Presented in this dissertation is a spectral analysis of the neutron transport equations in the slab and X, Y geometry time-independent discrete ordinates formulation using the one-speed and multigroup model in neutron fission reacting media. This spectral analysis is bared on solving eigenvalue problems and yields the expression for the local general solution of the equations (for slab geometry) or of the transverse integrated nodal equations (for multidimensional rectangular geometry) within each homogenized region of the domain. With the local general solution so determined, a number of coarse-mesh numerical methods, such as the response matrix methods, can be derived. Numerical results are generated by computer program s implemented in MatLab, version 2012, in order to verify the nature of the eigenvalues and corresponding eigenvectors in real or complex space.