The UV surface habitability of Proxima <i>b</i>: first experiments revealing probable life survival to stellar flares

Abstract We use a new interdisciplinary approach to study the UV surface habitability of Proxima b under quiescent and flaring stellar conditions. We assumed planetary atmospheric compositions based on CO2 and N2 and surface pressures from 100 to 5000 mbar. Our results show that the combination of these atmospheric compositions and pressures provide enough shielding from the most damaging UV wavelengths, expanding the ”UV-protective” planetary atmospheric compositions beyond ozone. Additionally, we show that the UV radiation reaching the surface of Proxima b during quiescent conditions would be negligible from the biological point of view, even without an atmosphere. Given that high UV fluxes could challenge the existence of life, then, we experimentally tested the effect that flares would have on microorganisms in a ”worst case scenario” (no UV-shielding). Our results show the impact that a typical flare and a superflare would have on life: when microorganisms receive very high fluences of UVC, such as those expected to reach the surface of Proxima b after a typical flare or a superflare, a fraction of the population is able to survive. Our study suggests that life could cope with highly UV irradiated environments in exoplanets under conditions that cannot be found on Earth

Galvanic coupling effects on the corrosion behavior of the 6061 aluminum alloy used in research nuclear reactors

The 6061 alloy is used in different thermomechanical conditions in research nuclear reactors. Nuclear fuel plates are manufactured by the picture frame technique (PFT) and the 6061 alloy is used as cladding for the nuclear fuel “sandwiches”. After the process, these nuclear plates are placed in a case composed of 6061-T6 alloy. In this work, the galvanic effects of coupling the 6061 alloy in the T6 and PFT conditions on the corrosion behavior was investigated in solutions of different chloride contents. The results showed that galvanic corrosion was favored due to the different microstructural features related to these two thermomechanical conditions of the 6061 alloy. The 6061 alloy in the PFT condition was cathodic to the alloy in the T6 condition. Local electrochemical techniques were useful in characterizing the electrochemical behavior of the coupled alloys

Studies of microbiologically induced corrosion at a nuclear facility

El objetivo de este trabajo ha sido analizar las poblaciones bacterianas y los mecanismos de corrosión microbiológica en un depósito de almacenamiento interino en húmedo de elementos combustibles gastados provenientes del reactor de investigación y producción de radioisótopos, también llamado repositorio. Se realizaron análisis de la población bacteriana cultivable presente en el repositorio, identificándose 18 microorganismos diferentes, con presencia mayoritaria de Bacillus cereus, seguido del género Pseudomonas. Se investigó el efecto de una de las cepas aisladas de B. cereus, B. cereus RE10 tanto en la aleación de aluminio 6061 empleada en la fabricación de elementos combustibles como en aluminio de alta pureza (Al 99,999%). Los experimentos fueron llevados a cabo en un medio altamente diluido, con la finalidad de reproducir las condiciones ambientales presentes en el repositorio. Se observó la presencia de picaduras no cristalográficas en forma de túnel en las muestras de AA6061 expuestas a B. cereus RE10 pero no así en Al 99,999%. Dichas picaduras se encontraron cubiertas de depósitos blancos, de tipo globular, compuestos por una mezcla de biofilm y óxido de aluminio. Se determinó la existencia de una correlación entre las zonas atacadas y la presencia de inclusiones de tipo Al-Fe-Si. Se postuló que dicha correlación podría estar relacionada con el pH generado en torno a las inclusiones, el cual favorecería el desarrollo del biofilm, contribuyendo a generar un fenómeno de corrosión bajo depósito. Uno de los mayores problemas en el estudio de los biofilms, en particular en presencia de óxidos, es la dificultad de seguir su desarrollo por técnicas no invasivas, ya que habitualmente se emplean métodos basados en tratamientos tales como desecación, tinción con colorantes, etc. El uso de microorganismos genéticamente modificados capaces de producir la proteína verde fluorescente (GFP) propuesto en este trabajo, ha permitido superar este obstáculo ya que hace posible el seguimiento de los biofilms sin ningún tipo de tratamiento, mediante microscopía de epifluorescencia. Por este motivo se decidió evaluar en forma comparativa la capacidad de formación de biofilms en diferentes condiciones y el efecto sobre AA6061 en medio diluido de la cepa Pseudomonas aeruginosa PAO1, de su derivada PAO1-GFP y de dos cepas de Pseudomonas aisladas del repositorio. El empleo de la cepa PAO1-GFP como modelo en estudios de corrosión microbiológica permitiría el estudio del fenómeno en forma rápida, fácil y de bajo costo. Los resultados muestran que, en todos los casos se observó formación de depósitos y ataque debajo de los mismos, con una morfología similar a la encontrada para el caso de B. cereus RE10. No se encontraron diferencias significativas entre las cepas analizadas, lo que permitiría el uso de PAO1-GFP en futuros estudios de biocorrosion. Este trabajo muestra una primera aproximación al estudio de la corrosión inducida microbiológicamente en repositorios nucleares en Argentina. Los resultados obtenidos permiten destacar la importancia de dicho fenómeno, aún en medios con una baja concentración de nutrientes, así como también enfatizar las ventajas del empleo de microorganismos portadores de genes reporteros en estudios de corrosión microbiológica. Como conclusión general puede decirse que la profundización de estudios de los mecanismos de corrosión inducida microbiológicamente podría contribuir a la prevención y control del proceso de corrosión ya que es o puede llegar a ser un fenómeno de importancia en lo referente a la vida útil, costo operativo y seguridad de este tipo de instalaciones nucleares.The aim of this Thesis was to analyze the bacterial population and the mechanisms of microbial corrosion in a spent nuclear fuel pool storage system from a research reactor. Analyses of the cultivable bacterial population present in the pool were performed and 18 different microorganisms were identified, with a preponderance of Bacillus cereus, followed by the genus Pseudomonas. The effect of one of the isolates of B. cereus, B. cereus RE10 was investigated both in the aluminum alloy 6061 (used for the manufacture of fuel elements) and in high purity aluminum (Al 99.999%). To simulate the environmental conditions, the experiments were performed using a highly diluted medium. After the exposure to B. cereus RE10 non crystallographic, tunnel-like pitting was found on AA6061 samples but not on Al 99.999%. These pits were covered with white, lumpy, globular deposits, comprised of a mixture of biofilm and aluminum oxide. We found a correlation between the areas under attack and the presence of inclusions such as Al-Fe-Si. It was postulated that this correlation could be the result of the pH generated around these kinds of inclusions, which could favor the development and survival of the biofilm, contributing to underdeposit corrosion. One of the main problems in the study of biofilms, particularly in the presence of oxides, is the difficulty of following their development by noninvasive techniques, since most commonly used methods are based on treatments such as drying, staining with dyes, etc. The use of genetically modified microorganisms capable of producing green fluorescent protein (GFP) proposed in this Thesis, has overcome this obstacle as it allows for monitoring of biofilms without any treatment by epifluorescence microscopy. For this reason we decided to evaluate and compare the ability to form biofilms under different conditions and the effect on AA6061 in a diluted medium of the strain Pseudomonas aeruginosa PAO1, its derivative PAO1-GFP and two strains of Pseudomonas isolated from the storage system. The use of the strain PAO1-GFP as a model for microbiologically induced corrosion experiments allows the study of the phenomenon in a fast, easy and low cost way. The results show that all tested Pseudomonas strains developed biofilms and initiated under deposit corrosion on AA6061 in a diluted medium, independently of the origin of the strain. The morphology of the attack was similar between the samples exposed to the different Pseudomonas strains and the samples exposed to B. cereus RE10. This work shows a first approach to the study of microbiologically induced corrosion in nuclear storage facilities in Argentina. The results obtained allow us to highlight the importance of this phenomenon, even in media with a low concentration of nutrients, as well as emphasize the advantages of using microorganisms carrying reporter genes in studies of microbiologically induced corrosion. As a general conclusion, it is possible to say that the studying of microbiologically induced corrosion mechanisms could contribute to the prevention and control of a process that is or may become a phenomenon of importance in relation to the life, operating cost and safety of nuclear installations.Fil:Forte Giacobone, Ana Florencia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina

Estudios de corrosión microbiológica en una instalación nuclear

El objetivo de este trabajo ha sido analizar las poblaciones bacterianas y los mecanismos de corrosión microbiológica en un depósito de almacenamiento interino en húmedo de elementos combustibles gastados provenientes del reactor de investigación y producción de radioisótopos, también llamado repositorio. Se realizaron análisis de la población bacteriana cultivable presente en el repositorio, identificándose 18 microorganismos diferentes, con presencia mayoritaria de Bacillus cereus, seguido del género Pseudomonas. Se investigó el efecto de una de las cepas aisladas de B. cereus, B. cereus RE10 tanto en la aleación de aluminio 6061 empleada en la fabricación de elementos combustibles como en aluminio de alta pureza (Al 99,999%). Los experimentos fueron llevados a cabo en un medio altamente diluido, con la finalidad de reproducir las condiciones ambientales presentes en el repositorio. Se observó la presencia de picaduras no cristalográficas en forma de túnel en las muestras de AA6061 expuestas a B. cereus RE10 pero no así en Al 99,999%. Dichas picaduras se encontraron cubiertas de depósitos blancos, de tipo globular, compuestos por una mezcla de biofilm y óxido de aluminio. Se determinó la existencia de una correlación entre las zonas atacadas y la presencia de inclusiones de tipo Al-Fe-Si. Se postuló que dicha correlación podría estar relacionada con el pH generado en torno a las inclusiones, el cual favorecería el desarrollo del biofilm, contribuyendo a generar un fenómeno de corrosión bajo depósito. Uno de los mayores problemas en el estudio de los biofilms, en particular en presencia de óxidos, es la dificultad de seguir su desarrollo por técnicas no invasivas, ya que habitualmente se emplean métodos basados en tratamientos tales como desecación, tinción con colorantes, etc. El uso de microorganismos genéticamente modificados capaces de producir la proteína verde fluorescente (GFP) propuesto en este trabajo, ha permitido superar este obstáculo ya que hace posible el seguimiento de los biofilms sin ningún tipo de tratamiento, mediante microscopía de epifluorescencia. Por este motivo se decidió evaluar en forma comparativa la capacidad de formación de biofilms en diferentes condiciones y el efecto sobre AA6061 en medio diluido de la cepa Pseudomonas aeruginosa PAO1, de su derivada PAO1-GFP y de dos cepas de Pseudomonas aisladas del repositorio. El empleo de la cepa PAO1-GFP como modelo en estudios de corrosión microbiológica permitiría el estudio del fenómeno en forma rápida, fácil y de bajo costo. Los resultados muestran que, en todos los casos se observó formación de depósitos y ataque debajo de los mismos, con una morfología similar a la encontrada para el caso de B. cereus RE10. No se encontraron diferencias significativas entre las cepas analizadas, lo que permitiría el uso de PAO1-GFP en futuros estudios de biocorrosion. Este trabajo muestra una primera aproximación al estudio de la corrosión inducida microbiológicamente en repositorios nucleares en Argentina. Los resultados obtenidos permiten destacar la importancia de dicho fenómeno, aún en medios con una baja concentración de nutrientes, así como también enfatizar las ventajas del empleo de microorganismos portadores de genes reporteros en estudios de corrosión microbiológica. Como conclusión general puede decirse que la profundización de estudios de los mecanismos de corrosión inducida microbiológicamente podría contribuir a la prevención y control del proceso de corrosión ya que es o puede llegar a ser un fenómeno de importancia en lo referente a la vida útil, costo operativo y seguridad de este tipo de instalaciones nucleares

Dose fractionation as a promising strategy to improve UV disinfection

Survival curves for bacteria exposed to germicidal radiation (254 nm) usually exhibit a decreased slope at high doses, because bacterial populations contain a small proportion of cells able to tolerate the effects of the radiation. These cells could survive due to external shielding by aggregation or association with inert particles. However, it has been proposed that transient and reversible phenotypic changes modifying UV susceptibility also occur and lead to a phenomenon of persistence. Using Escherichia coli as a model organism, and comparing the effects of continuous exposures to those of irradiations separated by incubations in the dark, we found that in most of the survivors to high UV doses, the condition conferring tolerance (possibly self-aggregation) is transient and reversible, as would be expected in a persistent sub-population. Splitting the irradiations into two exposures reduced viable counts to the detection limit (6.32 orders of magnitude) under conditions in which continuous irradiations produced a reduction no greater than 4 orders of magnitude. In those processes where it is feasible, UV dose fractionation could improve the effectiveness of disinfection by ultraviolet radiation

Microscopic, chemical, and molecular-biological investigation of the decayed medieval stained window glasses of two Catalonian churches

We investigated the decayed historical church window glasses of two Catalonian churches, both under Mediterranean climate. Glass surfaces were studied by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectrometry (EDS), and X-ray diffraction (XRD). Their chemical composition was determined by avelength-dispersive spectrometry (WDS) microprobe analysis. The biodiversity was investigated by molecular methods: DNA extraction from glass, amplification by PCR targeting the16S rRNA and ITS regions, and fingerprint analyses by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE). Clone libraries containing either PCR fragments of the bacterial 16S rDNA or the fungal ITS regions were screened by DGGE. Clone inserts were sequenced and compared with the EMBL database