Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2014-11-10T10:38:01Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-11-10T10:38:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O fosfogesso (FG), um subproduto da indústria de fosfato, é classificado como Material Radioativo de Ocorrência Natural Tecnologicamente Aumentado (TENORM) ou como um resíduo NORM. Ele é obtido durante o ataque da rocha fosfática com ácido sulfúrico para a produção de ácido fosfórico. O FG apresenta em sua composição radionuclídeos das séries de decaimento natural do U e Th: principalmente 226Ra, 228Ra, 232Th, 210Pb e 210Po. Os produtores brasileiros estocam o FG em pilhas secas, o que representa riscos para o meio ambiente. Sendo assim, estudos foram realizados para avaliar meios de sua reutilização. Uma possível solução para este problema é o emprego do FG na agricultura como um condicionador do solo. A entidade reguladora brasileira (CNEN) estabeleceu limites de isenção para o uso de FG na agricultura ou na indústria cimenteira: a concentração de atividade de 226Ra e 228Ra deve ser inferior a 1 Bq g-1. No entanto, para a sua aplicação segura, ainda é necessário assegurar que os radionuclídeos presentes no PG não estarão disponíveis para o ambiente. Este estudo tem como objetivo verificar a disponibilidade de 238U e 232Th em amostras de solos com FG através de percolação com água, por meio do cálculo da fração disponível. Esta fração foi obtida pela relação entre a concentração dos radionuclídeos no lixiviado (pelo emprego de um procedimento radioquímico adaptado, publicado pela Agência Internacional de Energia Atômica - IAEA) sobre a concentração total das amostras (obtida por Análise por Ativação com Nêutrons Instrumental e espectrometria gama). Os resultados demonstraram que a fração disponível dos radionuclídeos foi em todos os casos inferior a 0,2%. Isto indica que a utilização de fosfogesso como insumo agrícola não contribui para o aumento da disponibilidade de 238U e 232Th na água de lixiviação. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-01-21T10:02:22Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-01-21T10:02:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Diferentes tipos de terapias vêm sendo introduzidas como tratamento alternativo ao combate a diversos tipos de distúrbios humanos e entre eles, a utilização de chás com plantas medicinais vem se destacando pelo custo/benefício, facilidade de aquisição e administração. O objetivo deste estudo foi determinar os constituintes inorgânicos, avaliar a concentração dos elementos As, Ba, Br, Ca, Co, Cr, Cs, Fe, Hf, K, Mg, Mn, Na, Rb, Sb, Sc, Se, Ta, Th, Ti, U, V, Zn e Zr por análise por ativação neutrônica; o Cd, Cu, Ni e Pb pela espectrometria de emissão com plasma indutivamente acoplado e o Hg por espectrometria de absorção atômica com geração de vapor frio nas plantas medicinais e seus extratos cuja comercialização é regulamentada pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA). A relevância dessas análises é justificada pela necessidade de contribuir para a recomendação destas plantas como fontes desses minerais na dieta. As técnicas utilizadas apresentaram sensibilidade adequada na obtenção da concentração de todos os elementos analisados, foram encontrados elementos considerados tóxicos em concentrações não prejudiciais ao organismo humano. Este estudo também possibilitou relacionar a concentração elementar nas espécies analisadas por meio das análises de coeficiente de correlação e da análise de agrupamento. Pode-se com isso, verificar a confirmação da similaridade no comportamento de grupos de elementos em relação à variação de suas concentrações observadas nas plantas e em seus extratos. Os elementos que exercem papel importante no metabolismo foram determinados em concentrações que podem auxiliar tanto no tratamento como na carência destes elementos no organismo, quando introduzido na dieta alimentar. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Maria Eneide de Souza Araujo (mearaujo@ipen.br) on 2015-02-20T16:32:46Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-02-20T16:32:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A Lama Negra de Peruíbe é utilizada em tratamentos terapêuticos, tais como, psoríase, dermatites periféricas, acne e seborreia, além de utilizações em mialgias, artrites e processos reumáticos não articulares. Assim como a demais argilas medicinais ela pode não estar isenta de possíveis efeitos danosos à saúde, sendo os principais, a ocorrência de minerais perigosos ao sistema respiratório e possíveis efeitos devido à presença de elementos tóxicos. Uma vez utilizado com finalidade terapêutica, um material deve ser completamente caracterizado e, desta forma, amostras da lama negra de Peruíbe foram analisadas para determinar suas propriedades físicas e químicas: teor de umidade, matéria orgânica e perda ao fogo; pH, granulometria, capacidade de troca catiônica e grau de inchamento; composição elementar determinada por Análise por Ativação Neutrônica, Absorção Atômica com Forno de Grafite e fluorescência de raios X e composição mineralógica determinada por difração de raios X. Outra ferramenta bastante utilizada para avaliar o comportamento de elementos traço em diversas matrizes ambientais é a extração sequencial. Sendo assim, foi feito um processo de extração sequencial para fracionar a lama em formas geoquímicas específicas e verificar como e em que quantidade os elementos estão contidos nela. Considerando os diversos procedimentos de extração seqüencial, foi utilizado o método BCR-701 (Community Bureau of Reference) por ser o mais reprodutivo entre eles bem como uma extração simples com suor artificial a fim de se avaliar quais elementos estão potencialmente disponíveis para absorção pela pelo do paciente durante um tratamento tópico. Os resultados indicaram que a lama é constituída basicamente por um material silto-argiloso, rico em matéria orgânica e com boa capacidade de troca catiônica. Não foram observadas variações significativas na composição mineralógica e elementar das formas in natura e maturada da lama. As análises por extração sequencial e extração simples indicaram que os elementos que estão eventualmente disponíveis em maior quantidade para serem absorvidos pela pele durante o tratamento são Ca, Mg, Mn e Na. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-06-22T13:06:23Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-06-22T13:06:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O diabetes mellitus é uma doença que afeta o metabolismo de carboidratos, gorduras e proteínas e tem como aspectos característicos a hiperglicemia e a excreção da glicose pela urina. Estima-se que o número de casos da doença aumentará muito nos próximos anos, o que a torna preocupante para o sistema público de saúde dos países mais afetados. Além do uso de medicamentos alopáticos, tratamentos complementares como o uso de plantas medicinais pode contribuir para melhorar a qualidade de vida do paciente. Entre as ervas utilizadas, tanto no Brasil quanto em outras partes do mundo, encontram-se Bidens pilosa e Salvia officinalis. Os mecanismos responsáveis pela atividade antidiabética das plantas, geralmente estão associados aos seus metabólitos secundários, no entanto, a influência de micronutrientes não deve ser descartada. Estudos mostram que há uma correlação entre a concentração destes elementos com a presença e o desenvolvimento da doença. O objetivo deste trabalho foi estudar os elementos Cr, Fe, Mg, Mn, V e Zn em Bidens pilosa (picão) e Salvia officinalis (sálvia) cultivadas com tratamento normal (substrato comercial) e com adição dos elementos acima mencionados, e verificar a influência destes elementos na produção de metabólitos secundários que podem atuar como agentes hipoglicêmicos. A determinação e quantificação elementar foram feitas por meio da técnica de Análise por Ativação Neutrônica Instrumental, e para análise dos metabólitos secundários utilizou-se a técnica de Cromatografia Líquida de Alta Eficiência. O resultados indicaram que B. pilosa e S. officinalis podem ser usadas como fontes de Cr, Fe Mg, Mn, V e Zn. Foi observado que a B. pilosa absorveu maior quantidade de Fe no grupo tratamento, e que a S. officinalis foi capaz de acumular Zn nas folhas independente de ter ou não sido tratada. Quanto aos compostos do metabolismo secundário, os resultados indicaram que sua produção pelas plantas aparentemente não foi alterada pela adição da solução dos nutrientes. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Maria Eneide de Souza Araujo (mearaujo@ipen.br) on 2017-03-10T12:19:37Z No. of bitstreams: 1 22065.pdf: 2518783 bytes, checksum: e0f2e9eb82a52ecd6b57db50dcdac3fb (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-10T12:19:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 22065.pdf: 2518783 bytes, checksum: e0f2e9eb82a52ecd6b57db50dcdac3fb (MD5) / Muitos estudos têm sido realizados para determinar elementos essenciais nos alimentos, dentre eles o vinho, devido aos seus importantes papéis nutricionais em funções do corpo humano. Estudos apontam que o consumo diário e moderado de vinho contribui de forma significativa para as necessidades dos elementos essenciais para o corpo humano, tais como Ca, Co, Cr, Fe, K, Mg, Mn, Zn, V, entre outros, bem como traz benefícios para a saúde como a prevenção de inúmeras doenças e maior expectativa de vida, relacionados em particular com a ingestão de antioxidantes como os compostos polifenólicos. Por outro lado, outros elementos são bons indicadores da origem do vinho e as suas concentrações podem ser utilizadas como critério para garantir a autenticidade e a qualidade do vinho, bem como avaliar se os limites de tolerância estabelecidos pela lei foram respeitados durante todo o processo de produção. Todavia, embora a indústria do vinho no Brasil esteja entre as 15 maiores do mundo, ainda são poucos os estudos analíticos dos elementos no vinho se comparado a outros grandes produtores. Neste sentido este estudo teve como objetivo avaliar alguns procedimentos para preparação de amostras de vinho para determinar elementos essenciais por Análise por Ativação Neutrônica Instrumental (INAA) e comparar os resultados com a técnica de Espectrometria de Emissão Atômica por Plasma de Argônio Acoplado Indutivamente (ICP OES). Três procedimentos de preparação da amostra foram estudados: liofilização, evaporação e calcinação. Os parâmetros estudados foram precisão, exatidão e limite de detecção. Foram aplicados testes estatísticos de ANOVA e Tukey Kramer para verificar as diferenças estatísticas entre as médias obtidas pelos três procedimentos de preparação do vinho para INAA com as médias obtidas por ICP OES. Foi observado que cerca de 60% dos resultados obtidos por liofilização foram concordantes com aqueles obtidos por ICP OES. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Introduction A method based on neutron activation is being developed to assist in resolving discrepancies between the expected yield and actual yield of radionuclides produced with the vertical-beam target station (VBTS) at iThemba LABS. The VBTS is routinely employed for multi-Ci batch productions of the radionuclide pairs 22Na/68Ga and 82Sr/68Ga using standardized natMg/natGa and natRb/natGa tandem targets, respectively [1]. The metal-clad target discs are bombarded with a primary beam of 66 MeV protons at an intensity of nominally 250 µA. The encapsulation materials are either Nb (for Mg and Ga) or stainless steel (for Rb) which serve to contain the molten target materials during bombardment and act as a barrier to the high-velocity cooling water which surrounds the targets in a 4π geometry. The natRb/natGa targets are typically bombarded according to a two-week cycle while natMg/natGa targets are bombarded on an ad-hoc basis, depending on a somewhat unpredictable 22Na demand. A too-large deviation between expected yield and actual yield has at times plagued this programme. These deviations can manifest both as an apparent loss or an apparent gain (relative to the expected yield) by up to about 15% in either direction. The resulting uncertainty of up to 30% (in the worst case) from one production batch to another can be costly and is unacceptable in a large-scale production regimen. This phenomenon is believed to be brought about by two types of problems: (1) Production losses, e.g. during the radio-chemical separation process or incomplete recovery of activated target material during the decapsulation step. (2) Incorrect values obtained for the accumulated proton charge. A problem of type (1) will always result in a loss of yield. A problem of type (2) can manifest as an apparent loss or gain. In an effort to get a handle on this second type of problem, neutron activation of suitable material samples, embedded in a target holder, is being investigated as an independent indicator of the total yield. For this purpose, samples of Co, Mn, Ni and Zn were activated during production runs and Co was found to be the most appropriate. Preliminary results will be presented after first discussing why the determination of the accumulated pro-ton charge is a problem with the VBTS. Materials and Methods The VBTS consists of a central region in which a target holder is located during bombardment as well as two half-cylindrical radiation shields which completely surround the target. The shields can be moved away from the central region on dedicated rails, e.g. when repairs or maintenance is required. FIGURE 1 shows the VBTS with the shields moved to the “open” position. As some components of the station are located below the vault floor, with the target position near floor level, it proved difficult to electrically isolate the VBTS as was done for the two horizontal-beam target stations at iThemba LABS [1]. The VBTS does not act as a Faraday cup like the other target stations. Instead, the beam current and accumulated charge is measured by means of a calibrated capacitive probe [1,2]. There appears to be a variation in the response of the capacitive probe, sensitive to the beam microstructure, in particular a dependence on the beam packet length. This problem is not yet fully resolved. FIGURE 2 (a) shows the beamstop of a VBTS target holder with several Co samples mounted on the outside as well as one each of Ni, Mn and Zn. The samples are small “tablets” with a 10 mm diameter and 1 mm thickness. The reactions of interest are 59Co(n,γ)60Co, 59Co(n,3n)57Co, nat-Ni(n,X)60Co, natNi(n,X)57Co, natZn(n,X)65Zn and 55Mn(n,2n)54Mn. The relevant half-lives are 60Co(5.271 a), 57Co(271.8 d), 65Zn(244.3 d) and 54Mn(312.2 d). The half-life should be long compared to the two-week cycle in order to reduce the dependence on the exact beam history, which is very fragmented over any production period. In this respect, 60Co is considered to be particularly attractive as its long half-life of more than 5 years leads to a negligible effect by the beam history. Note that the tandem targets, shown in FIGURE 2 (b), are mounted just upstream of the beamstop – in fact, the targets and beamstop form a single unit before being fitted into the target holder. At the end of bombardment, all samples were assayed for their characteristic γ-emissions using standard off-line γ-ray spectrometry with an HPGe detector connected to a Genie 2000 MCA. Calculations of the neutron fluence density in the central sample volume on the beamstop were also performed using the Monte Carlo radiation transport code MCNPX. For these calculations, the entire VBTS, a Rb/Ga target and the vault walls were included in the model. Results and Conclusion All samples activated significantly – copious amounts of 60Co were detected in the Co discs after a two-week run. The neutron fluence density for the case of a 250 µA, 66 MeV proton beam on a natRb/natGa tandem target is shown in FIGURE 3. The dominance of low-energy neutrons is evident, which is in part due to the large amount of paraffin-wax shielding material in close proximity to the target. While reactions such as the (n,2n) and (n,3n) would be sensitive to the more energetic part of the neutron spectrum, the (n,γ) capture reaction benefits from the large low-energy component. This explains the copious amounts of 60Co formed. It was therefore decided to only retain the central Co sample for subsequent bombardments, as shown in FIGURE 4. The first results are shown in TABLE 1. The accumulated charge as obtained from the capacitive probe (Q), the specific 60Co activity (A) at the end of bombardment (EOB), and their ratio (A/Q) are presented in the table, together with the deviation of individual ratios relative to their average for the case of the Mg/Ga tandem tar-gets only. Note that all samples were counted until the statistical uncertainties were negligible. Any systematic uncertainties are ignored at this stage as they are considered to remain the same from one batch production to another. For the sake of argument, the average value of the ratio is taken as the expected value. A positive deviation of the A/Q value is then indicative of a too-small value of the accumulated charge obtained from the capacitive probe, leading to a corresponding overproduction. Likewise, a negative value is indicative of a too-large value of the accumulated charge, leading to a corresponding underproduction. It is certainly true that the data in TABLE 1 are currently very limited. It is envisaged, however, that with time the growing database of values will assist in reducing the uncertainty in determining the accumulated charge and reduce the discrepancies between predicted and actual yields significantly. TABLE 1 illuminates the underlying problem satisfactorily. The four Mg/Ga tandem target bombardments, on identical targetry, were performed successively. The neutron activation correlates well the with actual yields, pointing directly to the current integration as the main source of error. The method already proves to be useful. An indication of an over or underprediction can be obtained prior to the target processing by recovering and measuring the Co disc. This in-formation can be used to make a decision concerning the present batch production and/or the subsequent one. One can either add beam to the present production target and/or in-crease/reduce the total beam on the subsequent production target to compensate for an expected overproduction or shortfall. In conclusion, we would like to stress that the capacitive probes show great promise and that better understanding and/or possibly some development of their signal processing algorithm may improve their ability to measure the accumulated charge to the desired accuracy. Segmented capacitive probes used at iThemba LABS and elsewhere for beam position measurement [1,3] are not affected by beam microstructure as only the ratios of the signal strengths on the different sectors are important. In this case, changes in response affect all sec-tors equally and the ratios are unaffected.

The neutron plays a central role in numerous fields of physics, a fact that entails a need for methods of measuring neutron energy spectra. In this project, a technique for neutron spectrometry through measurements of neutron-induced radioactivity in activation detectors was developed and tested. The developed technique involves irradiating element samples with neutrons, measuring activation products with a gamma spectrometer, and then performing a neutron spectrum unfolding procedure. The elements indium, iron, magnesium, aluminium, zinc, titanium, and copper were used as activation detectors and irradiated with neutrons from an americium-beryllium (AmBe) neutron source. Subsequent gamma spectrometry was performed with the UGGLA high-purity germanium detector setup at Uppsala University. The GRAVEL unfolding algorithm was implemented in MATLAB and used to unfold neutron spectra based on an initial spectrum guess. The unfolded neutron spectrum agrees well with the expected AmBe spectrum, though some difference between the spectra is attributed to neutron scattering in the irradiation environment. A possible ability to find approximate neutron spectra from inaccurate initial guesses is found, but additional work is needed to understand better how the initial guess affects the result for different neutron sources. Because activation detectors do not require electrical power when measuring neutrons, can be made sensitive to a wide range of neutron energies, and do not detect other types of radiation, future applications could find the developed neutron spectrometry method practical.

A series of recent excavations on the 2nd Century AD Antonine frontier forts of the Midland Scottish valley, have produced results which suggest that the army was making its own pottery on an appreciable scale. This was at a time when pottery production was thought to have moved almost exclusively into civilian hands. The possible local ware groups identified by the excavations were largely independent of firm source indicators such as kiln and waster material and the number of available samples was often-small. A program of Neutron Activation and Thin Section petrological analyses was undertaken along with an investigation into Textural Analysis, a facet of the Petrological toolkit. The aim was both to define the site ware groups and a group of specialist vessels thought to be local to Scotland, the Mortaria, and to make statements as to their provenance. Although the Mortaria analysis was limited by problems of sample group size and availability, by improving the objectivity of the statistical handling of the derived data sets and developing methods for the high level study of textural data, the site ware groups were defined successfully at both the "intrall and "inter" site levels. The analyses also furnished interpretations as to the mode and nature of the site production schemes. Through the full analysis of' site Daub samples linked to more traditional provenancing techniques, in all but one case the ware groups could be assigned to the source sites, where contrasting production modes could be identified with military as opposed to civilian production. / SERC

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<p>Transition metals, such as iron, manganese, and copper are essential in the development and function of biological systems. However, disrupted levels of transition metals are highly cytotoxic, and metal homeostasis is strictly maintained in cells under normal conditions. The neuropathology of several brain disorders, such as Alzheimer’s disease and Parkinson’s disease has been linked to altered metal levels. This work focused on the measurement of iron, manganese, and copper, with the aim of better elucidating their role in brain disease.</p> <p>Two experiments were carried out in C57Bl/6 mice looking at metal homeostasis: <em>1.</em> following manganese injections typically administered in manganese-enhanced MRI animal studies, and <em>2.</em> following copper deficiency in a cuprizone model of demyelination. Metal measurements were made in the brain and visceral organs using X-ray fluorescence to measure iron and copper concentrations, and neutron activation analysis to measure manganese concentrations.</p> <p>In the MEMRI study in this work, in addition to the expected manganese concentration increases in brain regions, a statistically significant decrease in iron concentration in the thalamus was found. This change in iron levels in the thalamus following manganese injections should serve as a caution that care should be taken when interpreting signal changes in brain regions.</p> <p>The cuprizone study in this thesis confirmed that copper levels are reduced following cuprizone administration. Surprisingly, manganese concentrations were significantly higher in several brain regions that have demyelination in this model, but not iron or copper. The mechanism of cuprizone toxicity was related to manganese neurotoxicity that may contribute to demyelination.</p> / Master of Science (MSc)