Dentre as diversas aplicações dos radioisótopos, a utilização dos radiotraçadores é considerada uma das mais importantes, no diagnóstico de funcionamento dos equipamentos de processos, em plantas de indústrias químicas e petroquímicas. Os radiotraçadores são utilizados em procedimentos analíticos para obtenção de dados qualitativos e quantitativos de sistemas, em estudos de transferências físicas e físico-químicas. Na produção de radioisótopos gasosos utilizados como traçadores em processos industriais, destacam-se o 41Ar e 79Kr, gases nobres (inertes) que possuem baixa reatividade com os demais elementos químicos. O 41Ar é um emissor gama de alta energia (1,29 MeV) e apresenta elevada porcentagem de transformações com essa energia, o que resulta em quantidades relativamente pequenas necessárias em relação a outras para uma detecção eficaz, mesmo em componentes com grandes espessuras. Atualmente, a produção de radioisótopos gasosos em reatores nucleares de pesquisa é realizada em pequenas quantidades (bateladas), por meio de ampolas de quartzo contendo o gás natural 40Ar ou 78Kr. Nesse sentido, o objetivo desse estudo é desenvolver um sistema de irradiação capaz de produzir em escala contínua, o radioisótopo gasoso 41Ar, dentre outros, com atividade de 7,4x1011 Bq (20 Ci) por ciclo de irradiação, por meio do Reator IEA-R1 de 4,5 MW, fluxo de nêutrons térmicos médio de 4,71 x 1013 ncm-2s-1, para suprir uma demanda existente em empresas de END e inspeções, e pelo próprio Centro de Tecnologia das Radiações, no IPEN/CNEN-SP. O sistema de irradiação (SI) é constituído por uma cápsula de irradiação em alumínio, linhas de transferência, válvulas agulhas, conexões anilhadas, conectores rápidos, manovacuômetro, sistema de vácuo, dewar de liquefação, blindagem em chumbo, cilindros de armazenamento e transporte (CAT), dentre outros. O SI foi aprovado nos testes de estanqueidade e estabilidade (testes de formação de bolhas, pressurização, evacuação e com equipamento leak detector SPECTRON 600 T). Na produção experimental para obtenção de 1,07x1011 Bq (2,9 Ci) de 41Ar, distribuíram-se dosímetros de alanina em diversos componentes e dispositivos do SI. Além disso, determinaram-se as taxas de exposição na parede da blindagem em chumbo, ao concentrar o gás radioativo liquefeito e no CAT, após a transferência do 41Ar, pelo medidor de radiação portátil Teletector ® Probe 6150 AD-t/H. / Among the various applications of radioisotopes, the use of radiotracers is considered the most important in diagnosing operation and troubleshooting of industrial process plants in chemical and petrochemical companies. The radiotracers are used in analytical procedures to obtain qualitative and quantitative data systems, in physical and physicochemical studies transfers. In the production of gaseous radioisotopes used as tracers in industrial process measurements, argon-41 (41Ar) and krypton-79 (79Kr) have low reactivity with other chemical elements. 41Ar is a transmitter range with high-energy (1.29MeV) and a high percentage of this energy transformation (99.1%), resulting in relatively small quantities required in relation to the other, for an efficient detection, even in large thicknesses components. Nowadays, the production of gaseous radioisotopes in nuclear research reactors is performed in small quantities (batches), through quartz ampoules containing natural gas 40Ar or 78Kr. In this sense, the aim of this study is to develop an irradiation system for gaseous radioisotope production in continuous scale, applied in industrial applications of emission tomography and flow measurement. The irradiation system may produce 41Ar with activity of 7.4x1011Bq (20Ci) per irradiation cycle, through the Reactor IEA-R1 with 4.5MW and average thermal neutron flux of 4.71x1013 ncm-2s-1 to meet an existing demand in NDT and inspections companies, and even needed by the Radiation Technology Centre, at IPEN/CNEN-SP. The irradiation system consists of an aluminium irradiation capsule, transfer lines, needle valves, stripy connections, quick connectors, manometer, vacuum system, dewar, lead shielding, storage and transport cylinders, among other components. The irradiation system was approved in the leakage and stability tests (bubble test, pressurization, evacuation and with leak detector equipment SPECTRON 600 T). In the experimental production, alanine dosimeters were distributed into various components of the irradiation system, obtaining 1.07x1011Bq (2.9Ci) of 41Ar. In addition, exposure rates were determined in the lead shielding wall, in which the liquefied radioactive gas was concentrated, and in the storage and transport cylinders after 41Ar was transferred, by the portable radiation meter Teletector ® Probe 6150 AD-t/H.

Dentre as diversas aplicações dos radioisótopos, a utilização dos radiotraçadores é considerada uma das mais importantes, no diagnóstico de funcionamento dos equipamentos de processos, em plantas de indústrias químicas e petroquímicas. Os radiotraçadores são utilizados em procedimentos analíticos para obtenção de dados qualitativos e quantitativos de sistemas, em estudos de transferências físicas e físico-químicas. Na produção de radioisótopos gasosos utilizados como traçadores em processos industriais, destacam-se o 41Ar e 79Kr, gases nobres (inertes) que possuem baixa reatividade com os demais elementos químicos. O 41Ar é um emissor gama de alta energia (1,29 MeV) e apresenta elevada porcentagem de transformações com essa energia, o que resulta em quantidades relativamente pequenas necessárias em relação a outras para uma detecção eficaz, mesmo em componentes com grandes espessuras. Atualmente, a produção de radioisótopos gasosos em reatores nucleares de pesquisa é realizada em pequenas quantidades (bateladas), por meio de ampolas de quartzo contendo o gás natural 40Ar ou 78Kr. Nesse sentido, o objetivo desse estudo é desenvolver um sistema de irradiação capaz de produzir em escala contínua, o radioisótopo gasoso 41Ar, dentre outros, com atividade de 7,4x1011 Bq (20 Ci) por ciclo de irradiação, por meio do Reator IEA-R1 de 4,5 MW, fluxo de nêutrons térmicos médio de 4,71 x 1013 ncm-2s-1, para suprir uma demanda existente em empresas de END e inspeções, e pelo próprio Centro de Tecnologia das Radiações, no IPEN/CNEN-SP. O sistema de irradiação (SI) é constituído por uma cápsula de irradiação em alumínio, linhas de transferência, válvulas agulhas, conexões anilhadas, conectores rápidos, manovacuômetro, sistema de vácuo, dewar de liquefação, blindagem em chumbo, cilindros de armazenamento e transporte (CAT), dentre outros. O SI foi aprovado nos testes de estanqueidade e estabilidade (testes de formação de bolhas, pressurização, evacuação e com equipamento leak detector SPECTRON 600 T). Na produção experimental para obtenção de 1,07x1011 Bq (2,9 Ci) de 41Ar, distribuíram-se dosímetros de alanina em diversos componentes e dispositivos do SI. Além disso, determinaram-se as taxas de exposição na parede da blindagem em chumbo, ao concentrar o gás radioativo liquefeito e no CAT, após a transferência do 41Ar, pelo medidor de radiação portátil Teletector ® Probe 6150 AD-t/H. / Among the various applications of radioisotopes, the use of radiotracers is considered the most important in diagnosing operation and troubleshooting of industrial process plants in chemical and petrochemical companies. The radiotracers are used in analytical procedures to obtain qualitative and quantitative data systems, in physical and physicochemical studies transfers. In the production of gaseous radioisotopes used as tracers in industrial process measurements, argon-41 (41Ar) and krypton-79 (79Kr) have low reactivity with other chemical elements. 41Ar is a transmitter range with high-energy (1.29MeV) and a high percentage of this energy transformation (99.1%), resulting in relatively small quantities required in relation to the other, for an efficient detection, even in large thicknesses components. Nowadays, the production of gaseous radioisotopes in nuclear research reactors is performed in small quantities (batches), through quartz ampoules containing natural gas 40Ar or 78Kr. In this sense, the aim of this study is to develop an irradiation system for gaseous radioisotope production in continuous scale, applied in industrial applications of emission tomography and flow measurement. The irradiation system may produce 41Ar with activity of 7.4x1011Bq (20Ci) per irradiation cycle, through the Reactor IEA-R1 with 4.5MW and average thermal neutron flux of 4.71x1013 ncm-2s-1 to meet an existing demand in NDT and inspections companies, and even needed by the Radiation Technology Centre, at IPEN/CNEN-SP. The irradiation system consists of an aluminium irradiation capsule, transfer lines, needle valves, stripy connections, quick connectors, manometer, vacuum system, dewar, lead shielding, storage and transport cylinders, among other components. The irradiation system was approved in the leakage and stability tests (bubble test, pressurization, evacuation and with leak detector equipment SPECTRON 600 T). In the experimental production, alanine dosimeters were distributed into various components of the irradiation system, obtaining 1.07x1011Bq (2.9Ci) of 41Ar. In addition, exposure rates were determined in the lead shielding wall, in which the liquefied radioactive gas was concentrated, and in the storage and transport cylinders after 41Ar was transferred, by the portable radiation meter Teletector ® Probe 6150 AD-t/H.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-04-28T18:18:17Z No. of bitstreams: 1 Tese Clarissa Lourenço de Araujo.pdf: 7002934 bytes, checksum: 52d368f8ad6a751f994f7846928d0854 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-28T18:18:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Clarissa Lourenço de Araujo.pdf: 7002934 bytes, checksum: 52d368f8ad6a751f994f7846928d0854 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências-Geoquímica. Niterói, RJ / Este estudo teve como objetivo contribuir para caracterização do processo de incorporação biológica de metais por duas espécies fitobentônicas, a macroalga Ulva sp. e a macrófita aquática Ruppia maritima, para subsidiar futuras atividades de monitoramento da contaminação da biota aquática da Lagoa Rodrigo de Freitas por metais, bem como de outros sistemas costeiros com condições semelhantes. Este estudo baseou-se na realização de experimentos laboratoriais com o radiotraçador 51Cr (nas formas tri e hexavalente) e com Cr, Cu, Hg, Mn, Pb e Zn, para caracterizar a cinética de incorporação destes pelas duas espécies fitobentônicas. As amostras coletadas na Lagoa Rodrigo de Freitas, foram aclimatadas em laboratório e posteriormente submetidas a experimentos onde foram simuladas condições de mistura de águas salinas e fluviais com água marinha artificial de salinidades 7, 15 e 21‰ e de eventos de aumento dos níveis de matéria orgânica na coluna d’água através da adição de ácidos húmicos. A fim de elucidar os processos de sorção e incorporação de metais foram aplicadas ainda, técnicas de remoção de biofilme e de limpeza do material biológico em solução de EDTA. Nos ensaios com 51Cr (III e IV) foi observada que acumulação do metal por Ulva sp. possui relação inversa com a salinidade, enquanto para R. maritima, o máximo de acumulação ocorre em salinidade 21‰. Nos experimentos com adição simultânea de metais foi observada a seguinte ordem de abundância Pb>Zn>Hg>Cu>Mn>Cr. A maior acumulação dos metais foi observada em salinidade 15‰, com exceção apenas do Hg que apresentou máximo de incorporação em salinidade 21% para alga. Nos ensaios com adição de substâncias húmicas foi evidenciada a redução da incorporação de Cu, Pb e Zn por ambas espécies. No tocante ao potencial de acumulação, foi verificada a maior habilidade de sorção de metais por Ulva sp., independentemente da faixa de salinidade aplicada. Nos ensaios de remoção do biofilme aderido a R. maritima foi observada a redução das concentrações de Cu, Mn e Pb, reforçando o papel deste componente na acumulação de íons metálicos por macrófitas aquáticas. Por fim, no ensaio em que o material biológico foi lavado em solução de EDTA, foi observada a tendência de adsorção superficial de Cu, Mn e Pb, enquanto Cr e Zn, são rapidamente internalizados nos tecidos da macrófita. / This study aims to contribute to the characterization of the process of biological incorporation of metals by two benthonic species, the macroalgae Ulva sp. and the aquatic macrophyte Ruppia maritima, to subsidize future activities of monitoring the contamination of aquatic biota of the Rodrido de Freitas Lagoon for metals, as well as other coastal systems with similar conditions. This study was based on laboratory experiments with the radiotracer 51Cr (in forms tri and hexavalent) and with Cr, Cu, Hg, Mn, Pb and to characterize the kinetics of incorporation of these by two phytobentic species. Samples collected in the Rodrigo de Freitas Lagoon were acclimated in the laboratory and subsequently subjected to experiments where conditions of saline and river water mixed with artificial marine water with salinities of 7, 15 and 21‰ were simulated as well as events that increase the levels of organic matter in the water column through the addition of humic acids. In order to elucidate the processes of sorption and incorporation of metals, techniques for the removal of biofilm and the cleaning of biological material in EDTA solution were also applied. In tests with 51Cr (III and IV) it was observed that accumulation of the metal in Ulva sp. has inverse relationship with salinity, while for R. maritima, the maximum accumulation occurs in salinity 21 ‰. In the experiments with simultaneous addition of metals, the following order of abundance was observed Pb>Zn>Hg>Cu>Mn>Cr. The higher accumulation of metals was observed in salinity 15 ‰, with the exception of Hg that showed maximum incorporation in salinity 21% for algae. In tests with addition of humic substances, the reduction in the incorporation of Cu, Pb and Zn both species was evidenced. In regards to the potential for accumulation, it was verified the greater capability of sorption of metals by Ulva sp., regardless of range of salinity applied. In tests of removal of biofilm attached to R. maritima, the reduction of concentrations of Cu, Mn and Pb was observed, reinforcing the role of this component in the accumulation of metal ions by aquatic macrophytes. Finally, in the biological test material that was washed in EDTA solution, the tendency of surface adsorption of Cu, Mn and Pb was observed, while Cr and Zn are rapidly internalized in the tissues of macrophyte.