FARIAS FILHO, A. L. Utilização de reatores aeróbios como pós-tratamento de lixiviado antigo tratado por lagoas de estabilização. 2010. 84 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by João silva (jpauloqxb@gmail.com) on 2016-04-22T13:55:44Z No. of bitstreams: 1 2010_dis_alfariasfilho.pdf: 1242877 bytes, checksum: 070051f4c3080bfb2c9c020a546f6e6f (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-04-22T17:11:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_dis_alfariasfilho.pdf: 1242877 bytes, checksum: 070051f4c3080bfb2c9c020a546f6e6f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-22T17:11:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_dis_alfariasfilho.pdf: 1242877 bytes, checksum: 070051f4c3080bfb2c9c020a546f6e6f (MD5) Previous issue date: 2010-08-03 / The system of stabilization ponds, which is often present in landfills, is usually not efficient to meet environmental standards for disposal of treated leachate on surface waters. This study evaluated the use of submerged aerated reactor (SAR) and sequencing batch reactor (SBR) as post-treatment options for old leachate pre-treated in waste stabilization ponds. The leachate collection took place at the outflow of the last stabilization pond of the treatment system (two anaerobic em series, followed by a facultative pond) located in West Metropolitan Landfill (ASMOC), Caucaia municipality, metropolitan region of Fortaleza, Ceará state. A physical-chemical characterization of the leachate effluent was performed to verify the compliance to reach disposal standards. The SAR was operated in five phases, being divided between synthetic wastewater and leachate, the latter tested with and without dilution. We evaluated the effect of adding an external carbon source, ethanol, for the phase in which the reactor was fed with leachate without dilution. SBR was made of acrylic, in a cylindrical shape with a working volume of 5.0 L and the total time cycle of 24 hours was initially studied. The total time cycles of 12 and 48 hours were also evaluated in the SBR performance, as well as the effect of adding ethanol as carbon source. The reactors were installed at the Laboratory of Sanitation (Labosan) of the Department of Hydraulic and Environmental Engineering (DEHA), Federal University of Ceará (UFC). They were operated in the mesophilic range, with temperature near 27 ° C. Regarding the treated leachate, the physical-chemical characterization confirmed its recalcitrance and complexity, indicating that only the stabilization ponds did not fully meet the standards of disposal. The presence of recalcitrant and toxic compounds in the leachate influent to the SAR during the investigation period decreased COD removal, showing an inhibitory effect on the microorganisms present in the inoculum. However, in another research phase, both the SAR and SBR were stable and efficient on COD and ammonia removals, even when undiluted leachate was used. The addition of ethanol as external carbon source was beneficial to meet the microbial metabolic needs, increasing both the overall efficiency of SAR and SBR in terms of organic matter removal (COD) and operational stability. The SAR and SBR were also quite efficient in the nitrification process. The study with SBR with cycle times of 12, 24 and 48 h showed no considerable difference amongst the constituent removals, so that 12 h was considered as optimal time cycle in order to minimize the costs with reactor volume and aeration time. As a general conclusion of the experiment we can say that the aerobic biological treatment, using either submerged aerated reactor (SAR) or sequencing batch reactors (SBR), can be considered a good alternative for post-treatment of old leachate pre-treated in stabilization ponds, but still requires operational adjustments and associations with physical-chemical or advanced oxidation processes for accomplish all discharge standards. / Os sistemas de lagoas de estabilização, bastante presentes em aterros sanitários normalmente não são suficientes para o atendimento aos padrões ambientais de descarte de lixiviado tratado em águas superficiais. Este trabalho avaliou o emprego das tecnologias aeróbias do tipo reator aerado submerso (RAS) e reator em batelada seqüencial (RBS) como opções de pós-tratamento para lixiviado antigo pré-tratado em lagoas de estabilização. A coleta do lixiviado se deu na saída da última lagoa de estabilização do sistema de tratamento de lixiviado (duas anaeróbias em série, seguidas de uma facultativa) localizadas no Aterro Sanitário Metropolitano Oeste (ASMOC), município de Caucaia, Região Metropolitana de Fortaleza, estado do Ceará. Inicialmente foi realizada uma caracterização físico-química do lixiviado efluente e verificação do atendimento aos padrões de descarte. O RAS foi operado em cinco fases, sendo divididas entre esgoto sintético e lixiviado, este último testado com e sem diluição. Avaliou-se o efeito da adição de fonte externa de carbono, etanol, para a fase em que o reator era alimentado com lixiviado sem diluição. O RBS foi confeccionado em acrílico, em formato cilíndrico, com um volume útil de 5,0L, sendo inicialmente estudado o tempo de operação de cada ciclo de 24 horas. Posteriormente, foram avaliados no RBS os tempos totais de ciclo de 12 e 48 horas, além do efeito da adição de etanol no desempenho do reator. Os reatores foram instalados no Laboratório de Saneamento (Labosan) do Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental (DEHA) da Universidade Federal do Ceará (UFC). Eles foram operados na faixa mesofílica, com temperatura ambiente próxima de 27ºC. Em relação ao lixiviado tratado, os valores encontrados na caracterização físico-química confirmam a recalcitrância e complexidade do lixiviado, indicando que apenas as lagoas de estabilização, não atendem plenamente os padrões de descarte. A presença de compostos recalcitrantes e tóxicos no lixiviado afluente ao RAS durante um dos períodos de investigação causou diminuição na remoção de DQO, mostrando efeito inibitório nos microrganismos presentes no inóculo. Entretanto, em outra fase de investigação, tanto o RAS quanto o RBS se mostraram eficientes e estáveis na remoção de DQO e nitrogênio amoniacal, mesmo tratando lixiviado sem diluição. A adição de etanol como fonte externa de carbono foi benéfica para suprir as necessidades metabólicas microbianas, fazendo aumentar tanto a eficiência global do RAS e RBS em termos de remoção de matéria orgânica (DQO), assim como na estabilidade operacional dos mesmos. O RAS e o RBS foram também bastante eficientes no processo de nitrificação. O estudo no RBS com os tempos de ciclo de 12, 24 e 48 h revelaram que não houve diferença entre os tempos em relação à remoção dos constituintes analisados, fazendo com que se considerasse 12 h como tempo ótimo de ciclo, de forma a minimizar os custos com volume do reator e tempo de aeração. Como conclusão geral do experimento pode-se dizer que o tratamento biológico aeróbio, tanto utilizando reatores aerados submerso (RAS) quanto reatores em batelada seqüencial (RBS), pode ser considerado uma boa alternativa para o pós-tratamento de lixiviado antigos provenientes de sistemas de lagoas de estabilização, mas ainda requer adequações operacionais ou associações com processos físico-químicos ou de oxidação avançados para o enquadramento de todos os constituintes.

Submitted by Haroudo Xavier Filho (haroudo.xavierfo@ufpe.br) on 2016-07-01T14:17:21Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação Versão em PDF.pdf: 1393964 bytes, checksum: 9f6914af2635718fc925ce4690531587 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-01T14:17:21Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação Versão em PDF.pdf: 1393964 bytes, checksum: 9f6914af2635718fc925ce4690531587 (MD5) Previous issue date: 2015-01-30 / CAPES / O LAS é um tensoativo usado na fabricação de produtos de limpeza, sendo sua degradação no tratamento aeróbio altamente eficaz. Todavia, em ambientes anaeróbios, sua biodegradação depende de vários fatores, como a composição e concentração de alguns compostos dos esgotos. Por isso, as eficiências de degradação do LAS neste ambiente são distintas, variando de 0 a 78%. No Brasil, devido a uma carência na área do saneamento, alternativas mais baratas para o tratamento de esgoto estão sendo amplamente utilizadas. Os reatores anaeróbios do tipo UASB são um exemplo destas alternativas, devido a sua alta eficiência de remoção de matéria orgânica. Entretanto, atualmente em uma estação de tratamento de esgoto, o objetivo não é apenas a matéria orgânica de fácil degradação, mas também compostos recalcitrantes e nutrientes. Este trabalho teve como objetivo aplicar em um reator contínuo, alimentado com esgoto real, um modelo de otimização, realizado em laboratório com regime em batelada, para verificar reprodutibilidade da influência de alguns parâmetros na dinâmica de sorção/dessorção do LAS em reatores utilizados em estações de tratamento de esgoto convencionais. Foram realizados dois experimentos. O experimentoI foi o monitoramento de um reator UASB em escala de laboratório. Este reator era alimentado com esgoto de uma estação de tratamento real, ETE Mangueira. Alterações no afluente foram realizadas para proporcionar a adsorção do LAS na biomassa. O pH foi ajustado para 6. Seguindo um planejamento fatorial 2K, o reator foi operado em 4 fases alterando a concentração de óleo, entre 0 e 5 g/L e a oxigenação ou não do LAS. O experimento II foi um teste de laboratório de adsorção e de dessorção, utilizando a mesma biomassa do reator do primeiro experimento. Foram submetidas diferentes concentrações de LAS (10, 20 e 100 mg/L), e diferentes tempos de mistura. Durante o período de operação, observou-se a ocorrência de adsorção e dessorção do LAS no lodo, bem como biodegradação, quando a adsorção foi baixa; as eficiências de degradação do LAS total nas diversas fases experimentais variaram de 0 a 33%. Os homólogos C12 e C13 foram os que sofreram maior degradação durante todo período de operação, com eficiências de 42 e 57% de sua massa inicial, respectivamente, na fase com alteração apenas do pH; o C13 foi o homólogo de maior taxa de adsorção, 97% de sua massa inicial. Isto ocorreu quando a concentração de óleo foi de 5 g/L e não foi realizado aeração do LAS. No teste de adsorção, os resultados obtidos mostraram que a adsorção na biomassa seca depende da disponibilidade de LAS no líquido. No teste de dessorção o comportamento de liberação de LAS no meio aquoso foi lento. Os testes mostraram capacidade reversível da adsorção do LAS, comprovando que a dinâmica de adsorção e dessorção do LAS no reator depende da composição do meio líquido e da forma de operação do reator, e que sua indisponibilidade no meio solúvel impede a degradação. Logo, o processo de adsorção inibe a degradação do LAS em ambientes anaeróbios e os resultados obtidos no teste de otimização em laboratório foram também observados em reatores operados com esgoto real. / LAS is a surfactant used in the manufacture of cleaning products, and its degradation in the highly efficient aerobic treatment. However, in anaerobic environments, biodegradation depends on several factors, including the composition and concentration of certain compounds of sewage. Therefore, the LAS this environmental degradation efficiencies are different, ranging from 0 to 78%. In Brazil, due to a lack in the sanitation area, cheaper alternatives for the treatment of sewage are being widely used. The anaerobic reactor of the UASB type are an example of these alternatives, due to its high removal efficiency of organic matter. However, currently a sewage treatment plant, the aim is not only the organic matter degradation easily, but also nutrients and recalcitrant compounds. This study aimed to apply in a continuous reactor, fed with real wastewater, an optimization model, conducted in laboratory batch system to check reproducibility of the influence of some parameters on dynamic sorption / desorption of LAS reactors used in stations Conventional sewage treatment. Two experiments were conducted. The first was a monitoring of a UASB reactor at laboratory scale. This reactor was fed with sewage a real treatment plant, ETE hose. Changes in the influent were performed to provide the adsorption of LAS biomass. The pH was adjusted to 6. By following a factorial design 2K, the reactor was operated at four stages by changing the concentration of oil, between 0 and 5 g / L and oxygenation or not the LAS. The second experiment was a laboratory test adsorption and desorption using the same biomass from the first reactor experiment. They underwent different concentrations of LAS, 10, 20 and 100 mg / L, and different mixing times. During the operation period, it was observed the occurrence of adsorption and desorption of LAS in the sludge as well as biodegradation when adsorption was low; The degradation efficiency of the total LAS in the different experimental phases ranging from 0 to 33%. The C12 and C13 homologues have suffered the greatest degradation during the entire operating period, efficiency 42 and 57% of their initial mass, respectively, in phase with the pH change only; the C13 was the counterpart of higher adsorption rate, 97% of its initial mass. This occurred when the oil concentration was 5 g / L and aeration was not performed LAS. In the adsorption test, the results showed that adsorption of dry biomass depends on the availability of LAS in the liquid. In desorption test the LAS release behavior in aqueous media was slow. The tests showed reversible adsorption capacity of the LAS, proving that the dynamics of adsorption and desorption of LAS in the reactor depends on the composition of the liquid medium and form of reactor operation, and that their unavailability in the middle soluble prevents degradation. Therefore, the adsorption process inhibits the degradation of LAS in anaerobic environments and the results obtained in laboratory test optimization are also observed in reactors operated with real sewage.

Processos industriais de polimerização em emulsão são usualmente realizados em reatores tipo tanque agitado em batelada (ou semi-batelada) ou em contínuo (CSTR). Reatores contínuos tem a vantagem de serem comparativamente de menor porte, e propiciarem melhor controle da qualidade do produto pela redução de variações de batelada a batelada. Reatores tipo CSTR podem exibir oscilações periódicas e autosustentadas de conversão, de tamanho e concentração de partículas. Estas oscilações podem ser minimizadas nos reatores tubulares pulsados devido à diminuição da dispersão axial em relação aos reatores do tipo CSTR. Na presente tese, desenvolveu-se um novo tipo de reator tubular, a Coluna Pulsada de Pratos Perfurados, CPPP, para uso no processo de polimerização contínua do acetato de vinila em emulsão. O reator é operado com escoamento pulsado e contém pratos perfurados como dispositivos internos. Inicialmente foram realizados ensaios de distribuição de tempos de residência, em um reator montado em vidro, com o objetivo de caracterizar o escoamento no reator CPPP quanto ao grau de mistura axial. Os dados foram interpretados usando o modelo de escoamento pistonado com dispersão axial. Valores do coeficiente de dispersão axial foram medidos e correlacionados para diferentes condições de freqüência e amplitude de pulsação, vazão, espaçamento entre pratos, e viscosidade do fluido. Verificou-se que o grau de mistura axial pode ser variado em faixas relativamente amplas pela manipulação da freqüência e amplitude de pulsação. Foi também montado um reator em aço inox e encamisado, com as mesmas dimensões, onde foram realizados ensaios de polimerização em emulsão de acetato de vinila, medindo-se a conversão e a distribuição de tamanhos de partículas (DTP), na saída do reator em regime transiente e permanente, e também ao longo do reator em regime permanente. Verificou-se que as condições operacionais (tempo médio de residência e grau de dispersão axial) influenciam várias características do produto, como, a conversão, tamanho médio e concentração de partículas, porém, não influencia, significativamente, a viscosidade da emulsão produzida, para a receita da reação de polimerização e as condições operacionais estudadas. Os resultados experimentais foram interpretados usando um modelo matemático do reator, o qual foi estabelecido com base em um modelo cinético publicado na literatura para o processo de polimerização em emulsão de acetato de vinila em batelada. Tal modelo foi adaptado incluindo-se os termos convectivos e dispersivos nas equações de balanço de massa, e resolvido numericamente. Foram ajustados apenas dois parâmetros neste modelo, para todas as condições operacionais estudadas e os resultados simulados reproduziram adequadamente o comportamento das principais variáveis de processo para a condição de regime permanente. O novo tipo de reator contínuo apresentado neste trabalho mostrou-se ser possível obter altas conversões em tempos médios de residência da ordem ou mesmo inferiores aos do processo em batelada e atingir regime permanente de operação em um a dois tempos médios de residência. O reator é eficiente, robusto, construtivamente simples, de fácil limpeza e manutenção, e mostrou-se promissor para utilização industrial em processo de polimerização em emulsão de acetato de vinila. / Industrial emulsion polymerization processes are usually carried out in stirred tanks operated in batch/semibatch or in continuous mode (CSTR). In comparison to batch processes, continuous reactors present several advantages such as lower volumes and better quality control by reducing batch-to-batch variations. Continuous emulsion polymerization in CSTR may exhibit sustained oscillations in conversion, particle size and particle concentration. Such oscillations may be reduced in pulsed tubular reactors due to less axial mixing. In this thesis a new type of tubular reactor, called Pulsed Sieve Plate Column, PSPC, was developed for the continuous process of vinyl acetate emulsion polymerization. This reactor is operated using oscillatory pulsed flow and uses perforated plates as internals. Residence time distribution runs were carried out in a glass reactor in order to characterize the axial mixing and flow patterns in the PSPC. The data were treated using the axially dispersed plug flow model. Axial dispersion coefficient was measured for different conditions of pulse frequency and amplitude, flow rate, plate spacing and viscosity. It was found that the degree of axial mixing can be varied in wide ranges by manipulating pulsation frequency and/or amplitude. Vinyl acetate continuous emulsion polymerization runs were carried out in a jacketed stainless steel reactor (with the same size of the glass reactor). Monomer conversion and particle size distribution was measured both at the reactor exit in transient state and along the reactor length at steady-state. It was found that average residence time and degree of axial mixing affect process and product quality variables, such as monomer conversion, mean particle size and concentration, but did not affect the viscosity of the emulsion produced, for the recipe and conditions used. A mathematical model for the reactor was developed. The model used, based on a well-known kinetic model previously developed in the literature for batch emulsion polymerization, was adapted to the continuous tubular reactor by adding the dispersion and convective terms to the balance equations. The model was numerically solved. Only two parameters were adjusted in this model and the simulated results showed excellent agreement with the experimental results, for steady state conditions. The proposed tubular reactor allows to reach high monomer conversion with similar or even lower residence time than those in batch processes and reaches steady state operation in just one to two mean residence times. The reactor is efficient, easy-to-built, easy-to-clean, robust and promising for use in industrial continuous emulsion polymerization of vinyl acetate.

Em todo mundo, muitas instalações nucleares foram construídas e necessitarão serem desligadas em um determinado momento por estarem próximas do seu tempo recomendado de utilização que é de aproximadamente 40 anos. A AIEA (Agência Internacional de Energia Atômica) busca orientar e recomendar uma série de diretrizes para a realização de atividades de descomissionamento de instalações nucleares, com atenção especial aos países que não possuem um quadro regulatório legal que ampare as atividades de descomissionamento. O Brasil, até o momento, não possui uma norma específica que oriente as etapas de descomissionamento de reatores de pesquisa. Entretanto, em março de 2011 foi constituída uma comissão de estudo com a atribuição principal voltada às questões de descomissionamento das instalações nucleares brasileiras, culminando na resolução 133, de 8 de novembro de 2012, um projeto de norma que dispõe sobre o Descomissionamento de Usinas Nucleoelétricas. O Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) possui dois reatores de pesquisa sendo um deles o reator IPEN/MB-01. O objetivo dessa dissertação de mestrado é elaborar um plano preliminar de descomissionamento desse reator de pesquisa, considerando a documentação técnica da instalação (RAS-Relatório de Análise de Segurança), as normas existentes da CNEN (Comissão Nacional de Energia Nuclear), assim como as recomendações da AIEA. Em termos de procedimentos de descomissionamento para reatores de pesquisa, este trabalho se baseou no que existe de mais moderno em experiências, estratégias e lições aprendidas realizadas e documentadas nas publicações da AIEA que abrangem técnicas e tecnologias de descomissionamento. Considerando estes conhecimentos técnicos e às peculiaridades da instalação, foi selecionada a estratégia de desmantelamento imediato, que corresponde ao inicio das atividades de descomissionamento assim que a instalação for desligada, dividindo-a em setores de trabalho. Como recurso de gerenciamento e acompanhamento do projeto de descomissionamento do reator e manutenção de registros, foi desenvolvido um banco de dados utilizando o programa Microsoft Access 2007, no qual contêm todos os itens e informações referentes ao plano preliminar de descomissionamento. O trabalho aqui descrito busca atender os requisitos, critérios técnicos e institucionais, incorporando o que se tem de mais atual em procedimentos de descomissionamento, podendo servir como guia para as demais instalações brasileiras. / Around the world, many nuclear plants were built and need to be turned off at a certain time because they are close to their recommended time of use is approximately 50 years. So the IAEA (International Atomic Energy Agency), seeks to guide and recommend a set of guidelines for the conduct of activities of nuclear facilities, with special attention to countries that do not have a framework regulatory Legal that sustain the activities of decommissioning. Brazil, so far, does not have a specific standard to guide the steps of the guidelines regarding decommissioning research reactors. However, in March 2011 a study committee was formed with the main task facing the issues of decommissioning of nuclear installations in Brazil, culminating in Resolution 133 of November 8, 2012, a standard project that treat about the Decommissioning of nucleoelectric plants. O Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) has two research reactors one being the reactor IPEN/MB-01. The purpose of this master dissertation is to develop a preliminary plan for decommissioning this research reactor, considering the technical documentation of the facility (RAS-Safety Analysis Report), the existing standards of CNEN (National Nuclear Energy Commission), as well as IAEA recommendations. In terms of procedures for decommissioning research reactors, this work was based on what is most modern in experiences, strategies and lessons learned performed and documented in IAEA publications covering techniques and technologies for decommissioning. Considering these technical knowledges and due to the peculiarities of the facility, was selected to immediate dismantling strategy, which corresponds to the start of decommissioning activities once the installation is switched off, dividing it into work sectors. As a resource for monitoring and project management of reactor decommissioning and maintenance of records, we developed a database using Microsoft Access 2007, which contain all the items and information for the preliminary decommissioning plan. The work described here aims to meet the requirements, technical and institutional criteria, incorporating what is most current procedures and lessons learned of decommissioning, may serve as a guideline for the other brazilian facilities.

A energia que sustenta a atividade humana é, hoje, predominantemente elétrica, sendo produzida em sua maior parte por fontes fósseis poluentes, emissoras de gás carbônico. Na busca de soluções para essa problemática, fontes alternativas limpas e sustentáveis têm sido estudadas e já inseridas em diversos países, inclusive no Brasil. Nossa principal fonte, a hidrelétrica, apesar de não poluente corre, hoje, o risco do esgotamento em decorrência de grandes demandas e das mudanças climáticas. Dentre outras fontes brasileiras ainda não intensamente exploradas situam-se a biomassa, eólica, solar e nuclear; a energia nuclear pode ser uma interessante opção pois, além de limpa, oferece as vantagens da disponibilidade de combustível (urânio e tório) e o conhecimento da tecnologia aplicada nas usinas de Angra 1 e 2 e futuramente em Angra 3. A energia nuclear das gerações III+ e IV traz uma proposta bastante promissora em termos de segurança e economia, os reatores inovadores, que estão sendo desenvolvidos em muitos institutos de pesquisa de vários países, entre eles, o Brasil. O presente trabalho considera essa opção e estuda a viabilidade de implementação do reator inovador SMART no Brasil; esse reator foi desenvolvido pelo KAERI; é modular do tipo PWR, apresenta potência de 100 MWe; atende uma demanda de 100.000 habitantes, possui sistema passivo de segurança e configuração integral. O trabalho fundamenta-se em projeções de demanda energética a médio e longo prazo com ênfase na eletricidade. A viabilidade econômica do projeto foi avaliada por meio das técnicas Taxa Interna de Retorno; Valor Presente Líquido; Payback Descontado e Valor do Pagamento Periódico; foram selecionadas e estudadas três tarifas e três formas de captação de recursos; foi também calculado o custo unitário por MWh do reator SMART e comparado ao de uma hidrelétrica de igual potência. Os resultados demostraram que o projeto é viável em quatro situações distintas e o custo unitário resultou 39% inferior ao da hidrelétrica. / The energy that sustains the human activity is, nowadays, predominantly electric, being the most part produced by fossil sources polluting, carbon dioxide emitters. In the search for solutions to this problem, clean and sustainable alternative sources have been studied and already inserted in several countries, including Brazil. Our main source, hydroelectric, although not polluting, has the risk of depletion today, due to big demands and climate change. Among other Brazilian sources identified as viable alternatives and not yet intensely explored are biomass, wind, solar and nuclear; the nuclear power can be an interesting option as, besides being clean, it offers the advantages of fuel availability (uranium and thorium) and the knowledge of the technology applied in Angra 1 and 2 plants and in future in Angra 3. The nuclear energy of the III + and IV generations brings a very promising proposal in terms of safety and economy, which are the innovative reactors that are being developed in research institutes of several countries, including Brazil. The present work considers this option and studies the feasibility of implementing the innovative reactor SMART in Brazil. This reactor was developed by KAERI; it is a modular PWR type; has a power of 100 MWe; meet a demand of 100,000 inhabitants; features passive safety system and integral configuration. The work is based on projections of energy demand in the medium and long-term with emphasis on electricity. The economic viability of the project was evaluated through the Internal Rate of Return techniques; Net Present Value; Discounted Payback and Periodic Payment Amount; three rates and three forms of fundraising were selected and studied; the unit cost per MWh of the SMART reactor was also calculated and compared to a hydroelectric plant of equal power. The results showed that the project is viable in four different situations and the unit cost was 39% lower than the hydroelectric one.

Devido ao esgotamento de recursos não renováveis e o aumento das preocupações sobre as alterações climáticas, a produção de combustível renovável a partir de microalgas continua a atrair muita a atenção devido ao seu potencial para taxas rápidas de crescimento, alto teor de óleo, capacidade de crescer em cenários não convencionais e a neutralidade de carbono, além de eliminar a preocupação da disputa com as culturas alimentares. Em virtude disso, torna-se importante o desenvolvimento de um processo de conversão das microalgas em gás combustível, em destaque o gás de síntese. Visando essa importância, estudou-se a reação de gaseificação da microalga Chlorella vulgaris através de experimentos de análise termogravimétrica para estimar os parâmetros cinéticos das reações e através da simulação de um modelo matemático dinâmico termoquímico do processo usando equações de conservação de massa e energia acoplados a cinética de reação. Análises termogravimétricas isotérmicas e dinâmicas foram realizadas usando dois diferentes tipos de modelos cinéticos: isoconversionais e reações paralelas independentes (RPI). Em ambos os modelos, os valores dos parâmetros cinéticos estimados apresentaram bons ajustes e permaneceram dentro daqueles encontrados na literatura. Também foram analisados os efeitos dos parâmetros cinéticos do modelo RPI sobre a conversão da microalga no intuito de observar quais mais se pronunciavam diante a variação de valores. Na etapa de simulação do sistema controlado pelo reator solar, o modelo matemático desenvolvido foi validado por meio da comparação dos valores de temperatura e concentrações de produtos obtidos medidos experimentalmente pela literatura, apresentando boa aproximação nos valores e viabilizando, juntamente com a etapa experimental de termogravimetria, a produção de gás de síntese através da gaseificação da microalga Chlorella vulgaris. / Due to depletion of non-renewable resources and increasing concerns about climate change, the production of renewable fuels from microalgae continues to attract a lot of attention because of its potential for fast growth rates, high oil content, ability to grow in unconventional scenarios, inherent carbon neutrality, and eliminates the concern of the dispute with food crops. As a result, it becomes important to develop a microalgae conversion process fuel gas, highlighted the synthesis gas. Aiming this importance, we studied the gasfication reaction from the microalgae Chlorella vulgaris by TGA experiments to estimate the kinetic parameters of reactions and by simulating a dynamic mathematical model thermochemical process using mass conservation equations and energy coupled to the reaction kinetics. Isothermal and dynamic thermogravimetric analysis were performed using two dfferent types of kinetic models: isoconversional and independent parallel reactions (RPI). In both models, the values of the estimated kinetic parameters showed good fits and remained within those found in the literature. Also the eects of the kinetic parameters of the RPI model on the conversion of microalgae in order to see which is more pronounced on the range of values were analyzed. In the simulation step of the system controlled by the solar reactor, the mathematical model was validated by comparison of temperatures and concentrations of products obtained experimentally measured in literature, showing good approximation values and enabling, together with the experimental phase thermogravimetric , the synthesis gas via the gasification of microalgae Chlorella vulgaris.

Após os acidentes nucleares ocorridos no mundo, critérios e requisitos extremamente rígidos para a operação das instalações nucleares foram determinados pelos órgãos internacionais que regulam essas instalações. A partir da ocorrência destes eventos, as operadoras de plantas nucleares necessitam simular alguns acidentes e transientes, por meio de programas computacionais específicos, para obter a licença de operação de uma planta nuclear. Com base neste cenário, algumas ferramentas computacionais sofisticadas têm sido utilizadas como o Reactor Excursion and Leak Analysis Program (RELAP5), que é o código mais utilizado para a análise de acidentes e transientes termo-hidráulicos em reatores nucleares no Brasil e no mundo. Uma das maiores dificuldades na simulação usando o código RELAP5 é a quantidade de informações geométricas da planta necessárias para a análise de acidentes e transientes termo-hidráulicos. Para a preparação de seus dados de entrada é necessário um grande número de operações matemáticas para calcular a geometria dos componentes. Assim, a fim de realizar estes cálculos e preparar dados de entrada para o RELAP5, um pré-processador matemático amigável foi desenvolvido, neste trabalho. O Visual Basic for Applications (VBA), combinado com o Microsoft Excel, foi utilizado e demonstrou ser um instrumento eficiente para executar uma série de tarefas no desenvolvimento desse pré-processador. A fim de atender as necessidades dos usuários do RELAP5, foi desenvolvido o Programa de Cálculo do RELAP5 PCRELAP5 onde foram codificados todos os componentes que constituem o código, neste caso, todos os cartões de entrada inclusive os opcionais de cada um deles foram programados. Adicionalmente, uma versão em inglês foi criada para PCRELAP5. Também um design amigável do PCRELAP5 foi desenvolvido com a finalidade de minimizar o tempo de preparação dos dados de entrada e diminuir os erros cometidos pelos usuários do código RELAP5. Nesse trabalho, a versão final desse pré-processador foi aplicada com sucesso para o Sistema de Injeção de Emergência (SIE) da usina Angra 2. / Nuclear accidents in the world led to the establishment of rigorous criteria and requirements for nuclear power plant operations by the international regulatory bodies. By using specific computer programs, simulations of various accidents and transients likely to occur at any nuclear power plant are required for certifying and licensing a nuclear power plant. Based on this scenario, some sophisticated computational tools have been used such as the Reactor Excursion and Leak Analysis Program (RELAP5), which is the most widely used code for the thermo-hydraulic analysis of accidents and transients in nuclear reactors in Brazil and worldwide. A major difficulty in the simulation by using RELAP5 code is the amount of information required for the simulation of thermal-hydraulic accidents or transients. The preparation of the input data requires a great number of mathematical operations to calculate the geometry of the components. Thus, for those calculations performance and preparation of RELAP5 input data, a friendly mathematical preprocessor was designed. The Visual Basic for Application (VBA) for Microsoft Excel demonstrated to be an effective tool to perform a number of tasks in the development of the program. In order to meet the needs of RELAP5 users, the RELAP5 Calculation Program (Programa de Cálculo do RELAP5 PCRELAP5) was designed. The components of the code were codified; all entry cards including the optional cards of each one have been programmed. In addition, an English version for PCRELAP5 was provided. Furthermore, a friendly design was developed in order to minimize the time of preparation of input data and errors committed by users. In this work, the final version of this preprocessor was successfully applied for Safety Injection System (SIS) of Angra 2.

Um sistema de tratamento de esgotos sanitários por reator UASB seguido de RSB foi operado durante 27 semanas objetivando-se verificar seu desempenho na remoção de matéria orgânica carbônácea, nitrogênio amoniacal e fósforo. O reator UASB, com 145 litros foi operado com tempo de detenção hidráulica médio de 8 horas durante todo o experimento. O reator RSB, de 106 litros, foi operado com tempos de ciclio de 24, 12 e 6 horas, em seis etapas distintas. Os tempos de ciclo no RSB variaram de 24, 12, 6, 24, 24 e 24 para as etapas 1, 2, 3, 4, 5 e 6 respectivamente. As últimas três etapas foram caracterizadas pela adição de cloreto férrico, respectivamente. O sistema UASB/RSB apresentou eficiência média de remoção de DQO de 92% nas etapas 1, 2, 5, e 6. Na etapa 3, com tempo de ciclo de 6 horas e na etapa 4, quando o RSB recebeu 50mg/L de cloreto férrico, a eficiência média de remoção de DQO foi de 83%. Quando FeCl3 foi adicionado no afluente do reator UASB, obteve-se excelente desempenho na remoção de fósforo, cujas concentrações afluentes foram da ordem de 1,0 mg/L e 4,0 mg/L para a adição de 200 e 100 mg/L de cloreto férrico, respectivamente. / The performance evaluation of a pilot scale system composed by a UASB reactor followed by an SBR reactor treating domestic sewage is presented. The UASB reactor with 145 L of volume, was operated with an average hydraulic detention period of 8 hours. The SBR reactor had a volume of 106 litters being operated with cyclic time of 24, 12, and 6 hours. These different operational conditions characterized three stages of the work from a total of six stages. The three last stages were the addition of 50, 100, and 200 mg/L of ferric chloride in the aerobic, anaerobic, and anaerobic reactors, respectively. In the three last stages the UASB reactor worked with an average hydraulic detention time of 8 hours and the aerobic reactor worked with a cyclic time of 24 hours. After 27 weeks of continuous operation, the UASB/SBR system produced very good results in terms of COD removal. The average results of the COD removal were of 92% to the first, second, fifth, and sixth stages, having a reduction to 83% on the average to the stages where the SBR received 50 mg/L of ferric chloride and in which it worked with a six hour cyclic period. The addition of ferric chloride in the anaerobic reactor had great efficiency in the phosphorus removal. It was reached absolute values of until 1 mg/L of PO43- in the aflluent of the system, promoting an average effluent of 4 mg/L of PO43- with the addition 200 mg/L of FCl3. The UASB/SBR system can become a very promising alternative for domestic sewerage treatment in Brazil, since the system can be projected with shorter times of hydraulic detention times, resulting in a low cost compact installation. Furthermore, excellent results can be gotten to the ammonium and phosphorus removal.

Processos industriais de polimerização em emulsão são usualmente realizados em reatores tipo tanque agitado em batelada (ou semi-batelada) ou em contínuo (CSTR). Reatores contínuos tem a vantagem de serem comparativamente de menor porte, e propiciarem melhor controle da qualidade do produto pela redução de variações de batelada a batelada. Reatores tipo CSTR podem exibir oscilações periódicas e autosustentadas de conversão, de tamanho e concentração de partículas. Estas oscilações podem ser minimizadas nos reatores tubulares pulsados devido à diminuição da dispersão axial em relação aos reatores do tipo CSTR. Na presente tese, desenvolveu-se um novo tipo de reator tubular, a Coluna Pulsada de Pratos Perfurados, CPPP, para uso no processo de polimerização contínua do acetato de vinila em emulsão. O reator é operado com escoamento pulsado e contém pratos perfurados como dispositivos internos. Inicialmente foram realizados ensaios de distribuição de tempos de residência, em um reator montado em vidro, com o objetivo de caracterizar o escoamento no reator CPPP quanto ao grau de mistura axial. Os dados foram interpretados usando o modelo de escoamento pistonado com dispersão axial. Valores do coeficiente de dispersão axial foram medidos e correlacionados para diferentes condições de freqüência e amplitude de pulsação, vazão, espaçamento entre pratos, e viscosidade do fluido. Verificou-se que o grau de mistura axial pode ser variado em faixas relativamente amplas pela manipulação da freqüência e amplitude de pulsação. Foi também montado um reator em aço inox e encamisado, com as mesmas dimensões, onde foram realizados ensaios de polimerização em emulsão de acetato de vinila, medindo-se a conversão e a distribuição de tamanhos de partículas (DTP), na saída do reator em regime transiente e permanente, e também ao longo do reator em regime permanente. Verificou-se que as condições operacionais (tempo médio de residência e grau de dispersão axial) influenciam várias características do produto, como, a conversão, tamanho médio e concentração de partículas, porém, não influencia, significativamente, a viscosidade da emulsão produzida, para a receita da reação de polimerização e as condições operacionais estudadas. Os resultados experimentais foram interpretados usando um modelo matemático do reator, o qual foi estabelecido com base em um modelo cinético publicado na literatura para o processo de polimerização em emulsão de acetato de vinila em batelada. Tal modelo foi adaptado incluindo-se os termos convectivos e dispersivos nas equações de balanço de massa, e resolvido numericamente. Foram ajustados apenas dois parâmetros neste modelo, para todas as condições operacionais estudadas e os resultados simulados reproduziram adequadamente o comportamento das principais variáveis de processo para a condição de regime permanente. O novo tipo de reator contínuo apresentado neste trabalho mostrou-se ser possível obter altas conversões em tempos médios de residência da ordem ou mesmo inferiores aos do processo em batelada e atingir regime permanente de operação em um a dois tempos médios de residência. O reator é eficiente, robusto, construtivamente simples, de fácil limpeza e manutenção, e mostrou-se promissor para utilização industrial em processo de polimerização em emulsão de acetato de vinila. / Industrial emulsion polymerization processes are usually carried out in stirred tanks operated in batch/semibatch or in continuous mode (CSTR). In comparison to batch processes, continuous reactors present several advantages such as lower volumes and better quality control by reducing batch-to-batch variations. Continuous emulsion polymerization in CSTR may exhibit sustained oscillations in conversion, particle size and particle concentration. Such oscillations may be reduced in pulsed tubular reactors due to less axial mixing. In this thesis a new type of tubular reactor, called Pulsed Sieve Plate Column, PSPC, was developed for the continuous process of vinyl acetate emulsion polymerization. This reactor is operated using oscillatory pulsed flow and uses perforated plates as internals. Residence time distribution runs were carried out in a glass reactor in order to characterize the axial mixing and flow patterns in the PSPC. The data were treated using the axially dispersed plug flow model. Axial dispersion coefficient was measured for different conditions of pulse frequency and amplitude, flow rate, plate spacing and viscosity. It was found that the degree of axial mixing can be varied in wide ranges by manipulating pulsation frequency and/or amplitude. Vinyl acetate continuous emulsion polymerization runs were carried out in a jacketed stainless steel reactor (with the same size of the glass reactor). Monomer conversion and particle size distribution was measured both at the reactor exit in transient state and along the reactor length at steady-state. It was found that average residence time and degree of axial mixing affect process and product quality variables, such as monomer conversion, mean particle size and concentration, but did not affect the viscosity of the emulsion produced, for the recipe and conditions used. A mathematical model for the reactor was developed. The model used, based on a well-known kinetic model previously developed in the literature for batch emulsion polymerization, was adapted to the continuous tubular reactor by adding the dispersion and convective terms to the balance equations. The model was numerically solved. Only two parameters were adjusted in this model and the simulated results showed excellent agreement with the experimental results, for steady state conditions. The proposed tubular reactor allows to reach high monomer conversion with similar or even lower residence time than those in batch processes and reaches steady state operation in just one to two mean residence times. The reactor is efficient, easy-to-built, easy-to-clean, robust and promising for use in industrial continuous emulsion polymerization of vinyl acetate.

Em todo mundo, muitas instalações nucleares foram construídas e necessitarão serem desligadas em um determinado momento por estarem próximas do seu tempo recomendado de utilização que é de aproximadamente 40 anos. A AIEA (Agência Internacional de Energia Atômica) busca orientar e recomendar uma série de diretrizes para a realização de atividades de descomissionamento de instalações nucleares, com atenção especial aos países que não possuem um quadro regulatório legal que ampare as atividades de descomissionamento. O Brasil, até o momento, não possui uma norma específica que oriente as etapas de descomissionamento de reatores de pesquisa. Entretanto, em março de 2011 foi constituída uma comissão de estudo com a atribuição principal voltada às questões de descomissionamento das instalações nucleares brasileiras, culminando na resolução 133, de 8 de novembro de 2012, um projeto de norma que dispõe sobre o Descomissionamento de Usinas Nucleoelétricas. O Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) possui dois reatores de pesquisa sendo um deles o reator IPEN/MB-01. O objetivo dessa dissertação de mestrado é elaborar um plano preliminar de descomissionamento desse reator de pesquisa, considerando a documentação técnica da instalação (RAS-Relatório de Análise de Segurança), as normas existentes da CNEN (Comissão Nacional de Energia Nuclear), assim como as recomendações da AIEA. Em termos de procedimentos de descomissionamento para reatores de pesquisa, este trabalho se baseou no que existe de mais moderno em experiências, estratégias e lições aprendidas realizadas e documentadas nas publicações da AIEA que abrangem técnicas e tecnologias de descomissionamento. Considerando estes conhecimentos técnicos e às peculiaridades da instalação, foi selecionada a estratégia de desmantelamento imediato, que corresponde ao inicio das atividades de descomissionamento assim que a instalação for desligada, dividindo-a em setores de trabalho. Como recurso de gerenciamento e acompanhamento do projeto de descomissionamento do reator e manutenção de registros, foi desenvolvido um banco de dados utilizando o programa Microsoft Access 2007, no qual contêm todos os itens e informações referentes ao plano preliminar de descomissionamento. O trabalho aqui descrito busca atender os requisitos, critérios técnicos e institucionais, incorporando o que se tem de mais atual em procedimentos de descomissionamento, podendo servir como guia para as demais instalações brasileiras. / Around the world, many nuclear plants were built and need to be turned off at a certain time because they are close to their recommended time of use is approximately 50 years. So the IAEA (International Atomic Energy Agency), seeks to guide and recommend a set of guidelines for the conduct of activities of nuclear facilities, with special attention to countries that do not have a framework regulatory Legal that sustain the activities of decommissioning. Brazil, so far, does not have a specific standard to guide the steps of the guidelines regarding decommissioning research reactors. However, in March 2011 a study committee was formed with the main task facing the issues of decommissioning of nuclear installations in Brazil, culminating in Resolution 133 of November 8, 2012, a standard project that treat about the Decommissioning of nucleoelectric plants. O Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) has two research reactors one being the reactor IPEN/MB-01. The purpose of this master dissertation is to develop a preliminary plan for decommissioning this research reactor, considering the technical documentation of the facility (RAS-Safety Analysis Report), the existing standards of CNEN (National Nuclear Energy Commission), as well as IAEA recommendations. In terms of procedures for decommissioning research reactors, this work was based on what is most modern in experiences, strategies and lessons learned performed and documented in IAEA publications covering techniques and technologies for decommissioning. Considering these technical knowledges and due to the peculiarities of the facility, was selected to immediate dismantling strategy, which corresponds to the start of decommissioning activities once the installation is switched off, dividing it into work sectors. As a resource for monitoring and project management of reactor decommissioning and maintenance of records, we developed a database using Microsoft Access 2007, which contain all the items and information for the preliminary decommissioning plan. The work described here aims to meet the requirements, technical and institutional criteria, incorporating what is most current procedures and lessons learned of decommissioning, may serve as a guideline for the other brazilian facilities.