Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2014-01-15T12:38:00Z No. of bitstreams: 1 dissertacao_mestrado_ien_2008_03.pdf: 2115567 bytes, checksum: 8434c1181cfea6af8d33936cea7cdb1e (MD5) / Made available in DSpace on 2014-01-15T12:38:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_mestrado_ien_2008_03.pdf: 2115567 bytes, checksum: 8434c1181cfea6af8d33936cea7cdb1e (MD5) Previous issue date: 2008 / A caracterização do combustível nuclear é de grande importância para garantir a eficiência e até mesmo a segurança nas usinas. Atualmente as técnicas utilizadas envolvem elevados custos com equipamentos, materiais e instalações de proteção radiológica, além disso, por serem destrutivas, impõem que a verificação das características deste material seja feita por amostragem. Neste trabalho desenvolveu-se uma técnica não destrutiva, que foi utilizada para medidas de porosidade em pastilhas de Alumina (Al2O3) que forneceu resultados precisos e rápidos. Tem-se o objetivo de que esta técnica possa ser utilizada na prática laboratorial para medidas em pastilhas de UO2, pois viabilizaria a inspeção de até 100% do combustível nuclear, garantindo maior controle das características do material utilizado, resultando em maior segurança, eficiência e economia. A inovação da técnica se deve ao fato de analisar o espectro de freqüência do pulso ultra-sônico, e não seu tempo de percurso no material, comumente utilizado. Neste trabalho foram utilizadas 40 pastilhas cerâmicas de alumina com valores de porosidade entre 5,09% e 37,30%. Um sistema de reconhecimento de sinais utilizando redes neurais artificiais possibilitou distinguir pastilhas com diferenças de porosidade de 0,04%. Observou-se também que esta técnica pode ser utilizada para diversos outros fins, como por exemplo, na determinação da fração de vazio em regime de escoamento bifásico, que é muito importante para garantir a eficiência e segurança de reatores nucleares. / The characterization of nuclear fuel is of great importance to guarantee the efficiency and even the safety in the power stations. At present, the techniques used implicate elevated costs with equipments, materials and installations of radiological protection. Besides, because of being destructive techniques, they impose that the checking of the characteristics of this material is done by sampling. In this work a not destructive technique was developed for measures of porosity in ceramic materials with efficiency and precision. The objective of this work is to this technique will be able to be used in practice laboratorial for measures in UO2 pellets, so it would become viable the inspection of up to 100% of the nuclear fuel, guaranteeing bigger control of the characteristics of the used material, turning in increasing safety, efficiency and economy. The innovation of the technique is due to the fact of analysing the specter of frequency of the ultrasonic wrist, and not his time of course in the material, frequently used. In this work 40 ceramic pellets of alumina were used with values of porosity between 5,09% and 37,30%. A system of recognition of signs using artificial neural networks made possible to distinguish pellets with differences of porosity of 0,04%. It was observed that this technique can be used for several others aims, for example, in the determination of the void fraction in regimen of two-phase flow, what is very important to guarantee the efficiency and safety of nuclear reactors.

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This thesis concerns the wake control and flow dynamic analysis for a flow around a circular cylinder at different Reynolds numbers using reduced models. The wake control and dynamics in the reduced space were addressed using the sensitivity theory and the adjoint method. In the case of wake control, it was possible to predict the physical parameters of the active and passive controllers on the wake of the main cylinder. On the other hand, in the construction of the reduced space, a new shift mode calculated from a perturbation of the mean flow was proposed using the sensitivity to base flow modifications. The mathematical basis of the reduced space was constructed using a Fourier modal decomposition of the flow enriched by the shift mode. The proposed reduced space made possible the recomposition of the flow and the comparison with the physical parameters calculated in the physical space. Additionally, using the reduced space, it was possible to determine the transition dynamics between the equilibrium point of the Navier Stokes equation and the non-linear saturation state using the Landau coefficients obtained in the reduced model, opening the possibility of solving the flow around a 2D and 3D cylinder with low computational cost. / Esta tese trata sobre o controle de esteira assim como a análise dinâmica do escoamento em torno de um cilindro a diferentes números de Reynolds usando modelos reduzidos. O controle de esteira e a dinâmica no espaço reduzido foram abordados usando a teoria da sensibilidade e o método adjunto. No caso de controle de esteira, foi possível prever os parâmetros físicos dos controladores ativos e passivos no escoamento do cilindro principal. Por outro lado, na construção do espaço reduzido, foi proposto um novo modo de deslocamento (shift mode) calculado a partir de uma perturbação do campo médio usando a sensibilidade às modificações do campo base. A base matemática do espaço reduzido foi construída usando uma decomposição modal de Fourier do escoamento enriquecido pelo modo de deslocamento (shift mode). O espaço reduzido proposto possibilitou a recomposição do escoamento e a comparação com os parâmetros físicos calculados no espaço físico. Além disso, usando o espaço reduzido, foi possível determinar a dinâmica de transição entre o ponto de equilíbrio da equação de Navier Stokes e o estado de saturação não linear usando os coeficientes de Landau obtidos no modelo reduzido, abrindo a possibilidade de resolver o escoamento em torno de um cilindro 2D e 3D com baixo custo computacional

Os modelos de covariância são ferramentas geoestatísticas essenciais para mapear a continuidade espacial. A abordagem atual busca um modelo de continuidade espacial lícito com mínima ou até mesmo sem nenhuma interferência do usuário. Alinhado a essa visão moderna, é proposto obter uma tabela de covariância que visa substituir na prática o modelo tradicional explicitamente definido de covariância. Essa tabela de covariância é obtida por meio de três etapas: interpolar o conjunto de dados para preencher um grid regular, aplicar a convolução através do algoritmo da transformada rápida de Fourier e, por fim, transformar de volta para o domínio espacial. O modelo base para extrair covariância representa o ponto chave comparando com os métodos anteriores que propuseram o uso da tabela de covariância. Os resultados são satisfatórios, tanto na validação estatística do método, quanto na rapidez de obtenção de uma análise de continuidade espacial. Um estudo de caso tridimensional ilustra a aplicação prática através de krigagem e simulação geoestatística em comparação com a modelagem espacial tradicional. / Covariance models are essential geostatistical tools to map spatial continuity. The current approach pursues a licit spatial continuity model with minimum or even no user interference. Aligned with this modern view we propose to obtain a covariance table that aims at replacing in practice traditional covariance explicit defined model. This covariance table is obtained through a three steps work flow: interpolating the dataset to fill up a regular grid, auto convolute via Fast Fourier Transform algorithm and back transform to spacial domain. The base model to extract covariance represents the turning point comparing with previous methods that proposed covariance table usage. The results are satisfactory, both in the statistical validation of the method and in the speed of obtaining a spatial continuity analysis. A three dimensional case study illustrates the practical application for kriging and geostatistical simulation in comparison with traditional spatial modeling.

O objetivo desta dissertação foi determinar a energia de ativação de alto explosivos tais como: octogênio (HMX), pentanitroeretritol tetranitrado (PETN) e trinitrotolueno (TNT), relacionando os valores de energia de ativação encontrados na decomposição térmica destes materiais energéticos com a sensibilidade por eles apresentada. Utilizaram-se como técnicas de caracterização a cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) e a espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), utilizando técnicas de transmissão e microscopia FT-IR. A decomposição térmica destes materiais foi estudada por meio da calorimetria exploratória diferencial (DSC). Os dados obtidos por meio de análise térmica, DSC, foram submetidos aos métodos propostos por Kissinger e Ozawa para determinação da energia de ativação, onde verificou-se que, nas condições experimentais adotadas, o a ?HMX apresentou energia de ativação de 331 kJ/mol, o b? HMX 464 kJ/mol, o PETN agulhado 157 kJ/mol, o PETN tetragonal 145 kJ/mol, o TNT 95 kJ/mol e a transição a d? HMX 494 kJ/mol. Portanto, os valores de energia de ativação determinados neste trabalho estão em concordância com os encontrados nas literaturas de cada composto energético, não sendo adequados como parâmetro de comparação da sensibilidade entre eles.

Apresenta-se neste trabalho uma revisao basica da transformada de Fourier (DFT), como fundamento teorico para a compreensao dos algoritmos eficientes que permitem a implementacao da transformada rapida de Fourier (FFT). Comparam-se duas das familias mais importantes de algoritmos FFT';s constituidas pelos algoritmos que possuem ou nao os fatores "twiddle". Os representantes mais eficientes de cada uma destas duas familias, o algoritmo de Cooley-Tukey (CTB3) e o algoritmo de fatores primos (PFA), sao implementados medindo-se os seus desempenhos para varios tamanhos da transformada. Analisa tambem um algoritmo ("Overlap- Save") para o processo de convolucao rapida no dominio da frequenciaEstabelecem-se as equacoes que governam o processo de convolucao e implementa-se o algoritmo nos dominios do tempo e frequencia. Exemplifica-se a aplicacao destes metodos eficientes (FFT e convolucao linear) na sintese de imagens SAR orbitais. Os conceitos basicos do imageamento SAR assim como o processamento dos seus dadossao descritos tambem. Propoe-se um interessante enfoque analitico, de carater geral, para a otimizacao do processo de segmentacao da convolucao rapida. Tambem sao propostos outros metodos para a otimizacao do processamento dos dados SAR, comprovando-se os resultados com graficos e tabelas de medidas de desempenho.

Materiais a base de zircônia (ZrO2) têm sido empregados como cerâmicas estruturais, revestimento para barreiras térmicas, catalisadores, eletrólitos para células a combustível, dispositivos óticos e eletrônicos, etc. A funcionalidade destes materiais é definida por suas propriedades físico-químicas e mecânicas, muitas das quais podem ser controladas pela microestrutura da fase cristalina, sendo a estabilização da fase tetragonal (ZrO2-t, estável acima de 1170C) desejada em muitas destas finalidades. Neste trabalho, compósitos de ZrO2-SiO2 com diferentes composições foram obtidos pelo método sol-gel catalisado por ácido, utilizando acetato de zircônio e tetraetóxissilano como precursores. Os materiais particulados obtidos foram submetidos a tratamentos térmicos entre 1000 e 1550C, com o objetivo de avaliar a estabilização da fase ZrO2-t. O processo sol-gel foi avaliado por FT-IR, fazendo-se o acompanhamento temporal das reações envolvidas, tendo-se verificado que o acetato de zircônio apresenta baixa velocidade de reação se comparado ao alcóxido de silício, o que pode induzir a formação de um gel difásico e justificar a formação de diferentes fases de sílica e/ou zircônia obtidos nas diferentes composições. A caracterização estrutural foi realizada por DRX, indicando a formação de ZrO2-t em todos os sistemas avaliados após tratamento térmico. O refinamento Rietveld possibilitou a análise da evolução desta fase nos diferentes sistemas, tendo-se verificado que para a amostra contendo 18% de zircônia (18ZrO2-82SiO2) houve a estabilização total da fase ZrO2-t. Com o aumento da quantidade de ZrO2 no sistema, observou-se o aumento no tamanho médio de cristalito e a estabilização parcial da fase tetragonal.

O grande progresso tecnológico tem contribuído para o desenvolvimento de novos materiais nos últimos anos, tais como os geopolímeros. A possibilidade de novas aplicações e transformações tem sido o estado da arte na concepção de materiais obtidos por reações de geopolimerização, que não mais necessitam de técnicas de síntese a altas temperaturas. Neste trabalho amostras geopoliméricas foram sintetizadas a partir de duas rotas de síntese. A primeira rota foi realizada por meio da reação de um aluminosilicato, o metacaulim, e uma solução alcalina de NaOH (4-12 mol/L) e na segunda rota de síntese o geopolímero foi produzido a partir de metacaulim e uma solução alcalina de KOH 12 mol/L utilizando o polietilenoglicol (PEG), um polímero orgânico solúvel em água. Os geopolímeros em ambas as rotas foram curados a 60 C por 96 horas. As seguintes técnicas foram utilizadas para analisar e caracterizar as amostras geopoliméricas: resistência à compressão, Espectroscopia de Absorção no Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR), Difração de raios-X (DRX) e estudo gravimétrico de perda de água. Pode-se concluir que para as amostras obtidas pela primeira rota de síntese, quanto maior a concentração do ativador alcalino, maior a resistência mecânica e mais eficiente a reação de geopolimerização do material estudado. Ambos os resultados foram comprovados pelo ensaio de resistência à compressão e FT-IR. A reação de polimerização foi mais eficiente quando da substituição de NaOH por KOH como ativador alcalino, uma vez que a banda em 961cm-1, atribuída à ligação Si-O-T (T=Si ou Al) apresentou um deslocamento em relação às amostras obtidas com NaOH. O PEG não influenciou a propriedade mecânica do material, porém contribuiu para a homogeneidade da mistura durante a síntese e consequentemente uma melhor reprodutibilidade do geopolímero sintetizado. Na análise de difração de raio-X (DRX), pode-se verificar que todas as amostras são semi-cristalinas.

Os explosivos compósitos desenvolvidos no CTA utilizam HMX, que pode existir em 4 formas polimórficas denominadas a, b, g e d. O HMX produzido no IAE cristaliza-se na forma a, que é mais sensível ao atrito e choque durante o manuseio, sendo necessário a recristalização para a forma b-HMX, que é a forma mais estável para utilização. Neste trabalho foi feita a caracterização do b-HMX, quanto a pureza, forma cristalina e formato em várias granulometrias, com a utilização das técnicas Cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC), Espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), Microscopia ótica, Calorimetria exploratória diferencial (DSC), Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e Difração de raios-X. Foi observado que o tamanho da partícula e sua distribuição afetam a temperatura da transição bd-HMX medida por DSC, sendo que quanto mais fina a granulometria mais alta a temperatura da transição. A microscopia ótica e MEV mostraram que as frações não são uniformes quanto ao tamanho e o formato das partículas, com a existência de partículas mal formadas, "clusters". A análise DSC mostrou que o comportamento do "cluster" é diferente dos cristais pequenos, obtendo a transição em temperatura mais baixa do que cristais maiores. MEV mostrou que após a conversão para forma d, as partículas maiores apresentam trincas , o que pode explicar picos múltiplos observados no DSC. O efeito da granulometria sobre a decomposição acompanhou o efeito sobre a transição cristalina, embora de forma pouco significativa.

Neste trabalho foi um modelo teórico para o cálculo de propagação de feixes de lasers através de guias de ondas planares. A aproximação para descrever a propagação do feixe é a teoria escalar de difração em uma dimensão, tanto dentro quanto fora do guia. Para o cálculo de propagação dentro do guia foi proposto um procedimento para levar em contas as múltiplas reflexões nas paredes, descritos neste trabalho, que foi chamado de Método do Origami. Para resolver as integrais de propagação foram utilizadas transformadas rápidas de Fourier (FFT) resolvidas usando o utilitário MathCAD 2001. O Método foi testado comparando previsões do Método do Origami com modelos consagrados na literatura para situações conhecidas, a saber, a propagação de modos normais de guias planares e o auto-imageamento em guias planares. O resultados previstos pelo Método do Origami estão de acordo com resultados encontrados na literatura, o que do nosso ponto de vista, valida o método. Finalmente foram sugeridas duas aplicações para o nosso Método do Origami: primeiro é o cálculo de conformadores planares de feixes e o segundo o cálculo de modos de cavidades híbrida para lasers do tipo "slab".