Determinación del potencial y los requerimientos para aplicar la tecnología de gasificación por plasma en el tratamiento de desechos y la producción de energía eléctrica en el país

Proyecto de Investigación. Instituto Tecnológico de Costa Rica. Vicerrectoría de Investigación y Extensión (VIE). Escuela de Física, 2012Este informe se enfoca en la implementación de tratamientos con plasmas térmicos como una alternativa o complemento para métodos existentes para el manejo de desechos en Costa Rica. Se tomó en cuenta varios desechos posibles y se evaluó la factibilidad de comprar sistemas existentes o crear versiones locales de estas tecnologías

Atmospheric-Pressure Non-thermal Plasma-JET effects on PS and PE surfaces

https://www.scopus.com/inward/record.url?eid=2-s2.0-84938125206&partnerID=40&md5=c2325a28f944e7e3e20b601b8d9a73efThe Atmospheric-Pressure Non-Thermal Plasma (APNTP) has become a topic of a great interest for a wide spectrum of applications in different industry branches, including the surface of treatment processes. In this work we evaluate the effect of an argon APNTP exposure to determine changes suffered by a polystyrene (PS) and polyethylene (PE) polymer surface through RAMAN spectroscopy and SEM. It was determined that the hydrophilic change in energetic terms, i.e. surface activation in the PS and PE polymers is addition of oxygen by surface activation when the samples with jet plasma are exposed with the inert argon gas. It was possible to characterize the hydrophilic shift based on the change in intensity of the spectra. © Published under licence by IOP Publishing Ltd.Ad Astra Rocket Company,Instituto Tecnologico de Costa Rica,International Atomic Energy Agency (IAEA),Universidad Nacional de Costa Ric

Diagnóstico del Tokamak Esférico MEDUSA-CR

Proyecto de investigación (Código: 5402-1801-0504) Instituto Tecnológico de Costa Rica. Vicerrectoría de Investigación y Extensión (VIE). Escuela de Física, 2017El 20 de febrero de 2013 el Instituto Tecnológico de Costa Rica firmó el “Used Equipment Sales Agreement” con la “University of Wisconsin-Madison” de EE.UU donde se formaliza la compra por $ 1 (un dólar) de las partes industriales del Tokamak Esférico llamado MEDUSA (Madison EDUcation Small Aspect ratio tokamak) y un banco de 3000 capacitores (1500 μF, 450 VDC). Esta actividad de fortalecimiento tuvo por objetivo general el diagnosticar el estado en el que se encuentra el equipo llamado MEDUSA-CR ubicado en la actualidad en el Laboratorio de Plasmas para Energía de Fusión y Aplicaciones. Se realizaron dos objetivos específicos que buscaban: (1) Examinar el estado de los diferentes sistemas del Tokamak Esférico MEDUSA-CR y (2) Determinar las necesidades para implementarlo. La metodología utilizada fue inspección visual de los sistemas utilizando el criterio de experto para determinar su estado, así como el uso de equipo especializado y una guía técnica para el dispositivo [1]. Se elaboraron listados de componentes a reemplazar y necesarios para su construcción identificando al menos un proveedor, así mismo se indicaron las recomendaciones necesarias para la puesta a punto de forma segura. Como conclusión esta actividad logró identificar el estado actual de los diferentes sistemas en el Tokamak Esférico MEDUSA-CR desde el punto de vista de ingeniería. Así mismo se determinaron las necesidades para implementarlo al plantear mejoras para el funcionamiento del dispositivo y obteniendo listados de componentes por comprar. Como principal resultado se demuestra la viabilidad de poner en funcionamiento este Tokamak abriendo el camino para futuros proyectos de investigación

Evaluación de la interactividad del Plasma Atmosférico No-Equilibrado (APNP) sobre la viabilidad celular de fibroblastos murinos cultivados in vitro

Proyecto de Investigación (Código: 1801079) Instituto Tecnológico de Costa Rica. Vicerrectoría de Investigación y Extensión (VIE). Escuela de Biología, Escuela de Física, 2017Plasma Medicine es un área prometedora que ha tenido un gran desarrollo en los últimos años. Sus aplicaciones van desde la esterilización de equipos, heridas, cauterización de tejidos, hasta tratamientos para el cierre de heridas crónicas y potencial co-adyuvante y/o tratamiento contra el cáncer. El fin para el cual se destine el plasma definirá el tipo de fuente y descarga que se generará. En el presente estudio, se buscó evaluar la respuesta in vitro de fibroblastos murinos de la línea NHI-3T3 a descargas de plasma atmosférico no equilibrado. Para esto, se desarrolló un prototipo que pudiera generar una descarga uniforme, en un ambiente como la cámara de flujo laminar, que posee un flujo vertical constante que podría interferir con la generación de la descarga. El dispositivo generado tipo DBD (dielectric barrier discharge) utilizando el gas helio, fue escogido como el más adecuado según las condiciones presentadas. Para la evaluación de la respuesta de los fibroblastos a la descarga de plasma, se utilizó una prueba de viabilidad que utiliza el reactivo MTT, así como un ensayo de scratch wound healing (SWH), este con el fin de evaluar la existencia de un efecto sobre la migración celular. Los resultados encontrados muestran que las dosis evaluadas de irradiación no producen un efecto diferencial en la viabilidad celular respecto al control. Sin embargo, fue posible observar un aumento en la pérdida de la adhesión celular en los cultivos al utilizar un medio de cultivo menos nutritivo para el ensayo de SWH. Dado que en la dinámica de interacción de una descarga de plasma con un cultivo celular interviene una gran cantidad de variables, se recomienda evaluar la irradiación en condiciones de cultivo que permitan una interacción directa del plasma con el cultivo disminuyendo la interferencia del medio de cultivo y la geometría de los platos de cultivo que pudieron afectar la homogeneidad de la irradiación en el presente estudio. De igual manera, se recomienda tomar en cuenta ajustar las dosis de irradiación (potencia y tiempo de irradiación) según el tipo de ensayo, de manera que se pueda evaluar la interacción del plasma con el cultivo

Implementación y simulación del tokamak esférico MEDUSA-CR: Etapa 1

Proyecto de Investigación (Código: 14500016) Instituto Tecnológico de Costa Rica. Vicerrectoría de Investigación y Extensión (VIE). Escuela de Física, Área Académica de Ingeniería Mecatrónica, Escuela de Ingeniería Electromecánica, 2018El tokamak esférico MEDUSA (Madison EDUcation Small Aspect ratio spherical tokamak, con un radio mayor de R < 0.14 m, radio menor de a < 0.10 m, campo toroidal BT < 0.5 T, corriente del plasma Ip < 40 kA, y 3 ms de pulso) fue construido y operado en la Universidad de Wisconsin en Madison en EE.UU. En el 2013 el Instituto Tecnológico de Costa Rica recibió en donación este dispositivo experimental junto con un banco de 3000 capacitores (1500 μF, 450 VDC) que se encuentran hoy en día en el Laboratorio de Plasmas para Energía de Fusión y Aplicaciones. Un Tokamak esférico es un tipo de dispositivo que confina magnéticamente plasmas de alta temperatura para investigación en energía de fusión basado en el principio Tokamak (acrónimo de palabras rusas que en español significan cámara toroidal con bobinas magnéticas). La investigación en estos dispositivos se realiza con el objetivo futuro de tener una nueva fuente de energía renovable a partir de fusión nuclear. El objetivo general de este proyecto fue “Implementar el sistema de vacío, inyección de gas, diseñar y simular el sistema de carga y descarga de los capacitores, así como simular plasmas en el tokamak esférico MEDUSA-CR”. Para alcanzarlo se definió una metodología basada en el diseño de los sistemas utilizando el criterio de experto, referencias del estado del arte y uso de códigos computacionales para simulación de plasma disponibles en la comunidad científica de Tokamaks. Como principales resultados de este proyecto se logró implementar un nuevo sistema de vacío para MEDUSA-CR, así como un nuevo sistema de inyección de gas compacto y móvil que permite picos de 1 ms, tiempo que es lo suficientemente rápido para la inercia inherente al gas inyectado. Se logró diseñar y simular un sistema de control de corriente para las bobinas del Tokamak Esférico MEDUSA-CR que presenta la oportunidad de habilitar otros modos de operación en este dispositivo. En este caso se diseñó y simuló para que pueda operar en modo AC, el cual permite realizar descargas de larga duración. Esto le da más relevancia al experimento pues amplia la capacidad de experimentación Finalmente, se simuló el confinamiento de equilibrio para MEDUSA-CR usando los parámetros de construcción originales. Se encontró que las bobinas de campo poloidal externos de radio más pequeño son prescindibles. Además, se concluyó que la geometría para la forma del plasma más conveniente es la forme bean shape

Constructing a small modular stellarator in Latin America

https://www.scopus.com/inward/record.url?eid=2-s2.0-84938118149&partnerID=40&md5=1d385f1e177901beaf6f30228abdd67bThis paper aims at briefly describing the design and construction issues of the stellarator of Costa Rica 1 (SCR-1). The SCR-1 is a small modular stellarator for magnetic confinement of plasma developed by the Plasma Laboratory for Fusion Energy and Applications of the Instituto Tecnológico de Costa Rica (ITCR). SCR-1 will be a 2-field period small modular stellarator with an aspect ratio > 4.4; low shear configuration with core and edge rotational transform equal to 0.32 and 0.28; it will hold plasma in a 6061-T6 aluminum torus shaped vacuum vessel with an minor plasma radius 54.11 mm, a volume of 13.76 liters (0.01 m3), and major radius R = 238 mm. Plasma will be confined in the volume by on axis magnetic field 43.8 mT generated by 12 modular coils with 6 turns each, carrying a current of 767.8 A per turn providing a total toroidal field (TF) current of 4.6 kA-turn per coil. The coils will be supplied by a bank of cell batteries of 120 V. Typical length of the plasma pulse will be between 4 s to 10 s. The SCR-1 plasmas will be heated by ECH second harmonic at 2.45 GHz with a plasma density cut-off value of 7.45 × 1016 m-3. Two magnetrons with a maximum output power of 2 kW and 3 kW will be used. © Published under licence by IOP Publishing Ltd.Ad Astra Rocket Company,Instituto Tecnologico de Costa Rica,International Atomic Energy Agency (IAEA),Universidad Nacional de Costa Ric

Optimización y caracterización del plasma producido en el stellarator SCR-1

Proyecto de Investigación (Código: 1450018) Instituto Tecnológico de Costa Rica. Vicerrectoría de Investigación y Extensión (VIE), 2020Esta investigación es una continuación de lo realizado en el proyecto "Simulación de escenarios de un sistema de calentamiento por ondas electrónicas Bernstein para el Stellarator SCR-1". Mediante el diseño de un conjunto de diagnósticos, entre ellos: un bolómetro (para medir la radiación total emitida por el plasma), diagnósticos magnéticos por medio de bobinas de Rogowski, bobinas de Mirnov y lazo diamagnético (para medir el flujo de los campos magnéticos locales alrededor del plasma), se pretende determinar parámetros físicos del plasma en el dispositivo de confinamiento magnético SCR-1. Además, investigar escenarios de calentamiento bajo nuevas implementaciones del código de onda completa, las cuales permitan considerar un caso mas cercano a la realidad del calentamiento ECRH. Aunque el diseño del bolómetro sigue lineamientos generales de dispositivos utilizados en sistemas existentes en laboratorios alrededor del mundo, se consideraron aspectos específicos como la respuesta a un espectro lumínico ampliado, desde luz visible, no visible y rayos X. El sistema de adquisición de datos, novedoso y de respuesta muy rápida, está basado en sistemas microprogramados embebidos que captan la información de los veinte fotodiodos del arreglo AXUV. Dos sistemas en paralelo se utilizan, cada uno con capacidad para recoger la información de diez fotodiodos. Los diagnósticos magnéticos, asimismo, presentan novedades importantes: un sistema de adquisición de datos centrado en lógica embebida de alta velocidad y gran robustez, amplificadores de más amplia respuesta de frecuencia y figura de rechazo al ruido mejorada. Otro aspecto importante desarrollado en esta investigación es el diseño de un prototipo de antena para el generador de microondas, magnetrón, que produce la energía de calentamiento para la generación de plasma en el dispositivo de confinamiento. Tal antena mejora la razón de energía directa y energía reflejada. Se hicieron simulaciones considerando la potencia de salida del magnetrón y la geometría de las guías de onda y la proximidad del plasma con la antena. También se realizaron simulaciones de la interacción del plasma con las ondas electromagnéticas provenientes del sistema de calentamiento por resonancia ciclotrónica, ECRH, teniendo en cuenta la geometría y materiales de la cámara de vacío del SCR-1. Tanto los diagnósticos diseñados y simulaciones permitirán determinar parámetros físicos importante para la determinación de ondas electrostáticas Bernstein, además de otros fenómenos de interés, como lo son los fenómenos de transporte de energía y partículas.Instituto Tecnológico de Costa Rica. Vicerrectoría de Investigación y Extensión (VIE

Animal Models of Rheumatoid Arthritis

Autoimmunity is a condition in which the host organizes an immune response against its own antigens. Rheumatoid arthritis (RA) is an autoimmune disease of unknown etiology, characterized by the presence of chronic inflammatory infiltrates, the development of destructive arthropathy, bone erosion, and degradation of the articular cartilage and subchondral bone. There is currently no treatment that resolves the disease, only the use of palliatives, and not all patients respond to pharmacologic therapy. According to RA multifactorial origin, several in vivo models have been used to evaluate its pathophysiology as well as to identify the usefulness of biomarkers to predict, to diagnose, or to evaluate the prognosis of the disease. This chapter focuses on the most common in vivo models used for the study of RA, including those related with genetic, immunological, hormonal, and environmental interactions. Similarly, the potential of these models to understand RA pathogenesis and to test preventive and therapeutic strategies of autoimmune disorder is also highlighted. In conclusion, of all the animal models discussed, the CIA model could be considered the most successful by generating arthritis using type II collagen and adjuvants and evaluating therapeutic compounds both intra-articularly and systemically

Measurement of the cosmic ray spectrum above 4×10184{\times}10^{18} eV using inclined events detected with the Pierre Auger Observatory

A measurement of the cosmic-ray spectrum for energies exceeding $4{\times}10^{18}$ eV is presented, which is based on the analysis of showers with zenith angles greater than $60^{\circ}$ detected with the Pierre Auger Observatory between 1 January 2004 and 31 December 2013. The measured spectrum confirms a flux suppression at the highest energies. Above $5.3{\times}10^{18}$ eV, the "ankle", the flux can be described by a power law $E^{-\gamma}$ with index $\gamma=2.70 \pm 0.02 \,\text{(stat)} \pm 0.1\,\text{(sys)}$ followed by a smooth suppression region. For the energy ($E_\text{s}$) at which the spectral flux has fallen to one-half of its extrapolated value in the absence of suppression, we find $E_\text{s}=(5.12\pm0.25\,\text{(stat)}^{+1.0}_{-1.2}\,\text{(sys)}){\times}10^{19}$ eV.Comment: Replaced with published version. Added journal reference and DO