Gamma ray densitometry techniques for measuring of volume fractions

Knowledge of the volume fraction in a multiphase flow is of key importance in predicting the performance of many systems and processes. It is therefore an important parameter to characterize such flows. In the context of nuclear techniques, the gamma ray densitometry is promising and this is due to its non-invasive characteristics and very reliable results. It is used in several applications for multiphase flows (water-oil-air), which are employed tools such as: computational fluid dynamics, artificial neural networks and statistical methods of radiation transport, such as the Monte Carlo method. Based on the gamma radiation techniques for measurements of volume fractions, the aim of this paper is to present several techniques developed for this purpose

Estudo do volume sensível efetivo de detectores DE NaI(Tl) utilizando o código MCNP-X

Este trabalho apresenta uma metodologia que tem como objetivo modelar, validar e estimar o volume sensível efetivo de um detector de cintilação NaI(Tl) utilizando o código computacional MCNP-X, baseado no método de Monte Carlo. Fontes padrão de radiação gama Cs137 e Am241 cujas energias são de 661,66 e 59,45 keV, respectivamente, foram usadas para a determinação da curva de eficiência de fotopico que foi utilizada como parâmetro para realizar a validação experimental do modelo matemático desenvolvido no código. Detectores NaI(Tl) são higroscópicos, "envelhecem", são frágeis e as propriedades do tubo fotomultiplicador variam com a temperatura. Devido a esses fatores supõe-se que haja uma diminuição no volume real do cristal já que os resultados encontrados experimentalmente apresentam valores de eficiência inferiores aos resultados obtidos pelo MCNP-X. O volume sensível efetivo encontrado é 7,95% menor do que o volume real e a correção da eficiência foi mais fortemente alterada para energia mais baixa (59,45 keV: Am241)

Radiosterilization of historical documents: the potential effects of gamma irradiation on paper and printing inks

The controlled exposition to gamma radiation is a physical process which can be used for the preservation and recovery of historical documents. Depending on the intrinsic characteristics of the material to be treated, it is necessary to research and stablish, from time to time, the optimum dose rate and total dose, the conditions to eliminate or reduce the biological threat, the equipment and its logistics, the economic aspects and any other impact caused by radiation on the material to be treated. The references indicate that through research it is possible to consolidate the knowledge about gamma radiation emitted from 60Co in order to completely remove or at least greatly reduce infestation by insects or biodeterioration microorganisms. On this work we have used a MDS Nordion self-contained 60Co research irradiator, model Gamacell Excel 220, at Postgraduate Institute of Engineering and Research Alberto Luiz Coimbra, in Rio de Janeiro Federal University. The analysis of the samples submitted to controlled thermal dry aging and to gamma radiation made possible to verify the differences between treated and untreated samples. The results of the chromatic measures indicate that, with the optimum total dose, the gamma radiation treatment does not significantly alter the properties of paper or printing inks. This way, it is possible to conclude that even though the gamma irradiation of historical documents is a complex procedure which demands a detailed study in order to assure its safe application, it is environmentally safer than the use of chemical pesticides

Programa de melhorias técnicas aplicadas ao acelerador RDS-111 do IEN- grade hexagonal do porta-alvo

Muitas peças utilizadas no acelerador de partículas RDS-111RD do Instituto de Engenharia Nuclear não estão disponíveis no mercado brasileiro e, portanto, quando necessárias, devem ser importadas. Nem sempre é possível manter em estoque a quantidade necessária de peças sobressalentes, devido principalmente à restrições/previsões orçamentárias. Há ainda, outros problemas relacionados com o processo de importação, tais como: o tempo gasto desde o início do pedido da compra até a chegada das peças e o alto custo das mesmas. Além disto, geralmente, as peças só são vendidas pelo próprio fabricante do acelerador que não tem obrigações legais de manter a continuidade de fabricação delas. Como o RDS-111RD produz o radioisótopo 18F-, e a partir de um processo de síntese o [18F]FDG, que é utilizado em exames médicos, o seu tempo de “parada” para manutenções deve ser minimizado. Estudos vêm sendo realizados na tentativa de nacionalizar a fabricação de algumas peças e aperfeiçoá-las, principalmente aquelas que se mostram mais críticas do ponto de vista da sua importância dentro do sistema, ou devido à frequência com que apresentam problemas (desgastes). Neste trabalho, apresentamos a “grade hexagonal de cobre” que foi desenvolvida no IEN/CNEN, e que é utilizada no suporte e refrigeração da janela do porta-alvo. É ela que cria a infra-estrutura, que permite a essa janela fazer a contenção do altamente pressurizado alvo de água enriquecida em 18O

Identificação de regimes de fluxo e predição de frações de volume em sistemas multifásicos usando técnica nuclear e rede neural artificial

This work presents a new methodology for flow regimes identification and volume fractions prediction in gas-water-oil multiphase systems found in off-shore petroleum industry. The approach is based on gamma-ray pulse height distributions (PHDs) pattern recognition by means the artificial neural networks (ANNs). The detection system uses appropriate fan beam geometry, comprised of a dual-energy gamma-ray source and two NaI(Tl) detectors adequately positioned in order calculate transmitted and scattered beams, which makes it less dependent on the flow regime. The system comprises four ANNs, the first identifies the flow regime and the other three ANNs are specialized in volume fraction prediction for each specific regime. The PHDs are directly used by the ANNs without any parameterization of the measured signal. The energy resolution and efficiency of NaI(Tl) detectors are also considered on the mathematical model. The ideal and static theoretical models for annular, stratified and homogenous flow regimes have been developed using MCNP-X mathematical code (simulations by means of Monte Carlo method), which was used to provide training, test and validation data for the ANNs. The proposed ANNs could correctly identified all three different regimes with satisfactory prediction of volume fraction in gas-water-oil multiphase system demonstrating to be a promising approach for this purpose.Este trabalho apresenta uma nova metodologia baseada nos princípios de atenuação de raios gama, por meio de simulações de Monte Carlo (MC), e redes neurais artificiais (RNAs) supervisionadas para predições de frações de volume e identificação de regimes de fluxo em sistemas multifásicos tipo, gás, água e óleo encontrados na indústria petrolífera off-shore. O princípio baseia-se no reconhecimento das distribuições de altura de pulsos obtidas por detectores cintiladores que são utilizadas inteiramente para alimentar de forma simultânea as RNAs. As curvas-resposta (resolução energética e eficiência) de um detector real são consideradas. O sistema de detecção simulado utiliza dois detectores NaI(Tl) e duas energias de raios gama com feixe largo. A geometria proposta considera os feixes transmitido e espalhado tornando o sistema menos dependente do regime de fluxo. O conjunto de padrões necessário para treinamento e avaliação das RNAs foi gerado por meio do código computacional MCNP-X baseado no método de MC a partir de modelos teóricos ideais e estáticos de regimes multifásicos - anular, estratificado e homogêneo. As RNAs mapearam adequadamente os dados simulados com as frações de volume sem a necessidade do conhecimento, a priori, do regime de fluxo. As RNAs identificaram corretamente todos os regimes com predição satisfatória das frações de volume em sistemas multifásicos indicando a possibilidade de aplicação desta metodologia para tal propósito

Desenvolvimento dos conversores de potência para o sistema de alimentação de uma microrrede isolada baseada em energias renováveis

Dissertação de mestrado em Engenharia Eletrónica e de ComputadoresA energia elétrica tem um papel extremamente importante no desenvolvimento de uma região, bem como na melhoria da qualidade de vida do ser humano. É assim fundamental eletrificar regiões isoladas e com elevadas taxas de subdesenvolvimento. A eletrificação da grande maioria destas regiões isoladas, passa pela produção local de energia recorrendo a fontes de energia renovável, quer por razões logísticas quer ambientais. Nesta dissertação são apresentados e descritos, os sistemas de eletrónica de potência que permitem implementar uma microrrede isolada com produção a partir de fontes renováveis e capacidade de armazenamento local de energia. O foco principal deste trabalho é o desenvolvimento e validação do sistema responsável pela implementação de uma microrrede isolada monofásica com tensão alternada sinusoidal de 230 V/50 Hz. O desenvolvimento do sistema responsável pela produção e armazenamento de energia encontra-se descrito numa dissertação com o tema complementar, realizada pelo colega de laboratório João Silva. Para a realização da presente dissertação foi necessário o estudo, dimensionamento e implementação do conversor CC-CA de três estágios. Este conversor pode ser dividido num conversor CC-CC em ponte completa isolado de alta frequência do tipo buck e num conversor CC-CA em ponte completa. Para ambos os conversores foi desenvolvido um controlador digital, sendo utilizado um controlador Proporcional Integral no conversor CC-CC e um controlador Preditivo no conversor CC-CA monofásico. Depois de desenvolvido o protótipo do sistema de alimentação da mirorrede isolada, foram realizados alguns ensaios laboratoriais de modo a validar a solução apresentada. Os ensaios realizados, permitiram analisar o comportamento do sistema para três tipos de carga diferentes: carga linear puramente resistiva; carga linear predominantemente indutiva; e carga não linear do tipo retificador com filtro capacitivo. Por último, foram ainda realizados alguns ensaios ao sistema desenvolvido na presente dissertação, interligado com o sistema complementar desenvolvido pelo colega João Silva. Perante os resultados obtidos, foi possível comprovar o conceito e validar o funcionamento do sistema de alimentação da microrrede isolada.Electric power plays an essential role in the development of an isolated rural region, as well as in improving the overall human well-being. Therefore, the electrification of isolated and underdeveloped zones is a matter of extreme importance. Due to either logistic or environmental reasons, in most of these isolated regions, the required electrification involves the local energy production through renewable energy sources. In this dissertation, the power electronics system that allows the implementation of an islanded microgrid with local production and storage of energy is presented and described in detail. The main focus of this work is the development and validation of the power electronics system to implement a single-phase islanded microgrid with 230 V/50 Hz sinusoidal voltage. The electronic system responsible for energy production and storage is being developed within the dissertation work of the classmate João Silva. In order to complete this dissertation, it was required to study, sizing and implement a three-stage DC-AC converter. This converter is composed of a high-frequency isolated buck type full-bridge DC-DC converter and of a single-phase full-bridge DC-AC converter. A digital controller was developed for both converters, namely a Proportional Integral in the case of the DC-DC converter and a Predictive Deadbeat in the case of the DC-AC converter. After the development of the islanded microgrid power system prototype, some laboratorial tests were carried out to analyze the response of the presented solution. The elaborated tests allowed the analysis of the converters toward three different loads: a purely resistive linear load; a predominantly inductive linear load; and a rectifier with capacitive filter nonlinear load. Finally, a few tests were done on the system developed in the presented dissertation combined with the complementary system developed by João Silva. Concerning the final results, it was possible to prove the concept and to validate the operation of the islanded microgrid power system

Flow measurements in hydrotransport units using gamma scattering and cross-correlation techniques

The proposal of this research was to develop a methodology using gamma radiation and cross-correlation techniques to measure the speed of ore pellets in a hydrotansport duct. An experimental unit was designed and built to be used in a two-phase flows transport simulation It was used to measure the velocity of the solid pellets. The flowmeter system consists in two independent systems, each one composed by a NaI (1x1”) scintillators detector- 241Am gamma source, installed outside the tube, both systems were located in the same vertical plane and separated by 18.0 cm. As pellets, were produced a variety of specimens with different compositions in order to verify the methodology. Using this flowmeter was possible to calculate the solid phase velocity

Volume fraction calculation in multiphase system such as oil-water-gas using neutron

Multi-phase flows are common in diverse industrial sectors and the attainment of the volume fraction of each element that composes the flow system presents difficulties for the engineering process, therefore, to determine them is very important. In this work is presented methodology for determination of volume fractions in annular three-phase flow systems, such as oil-water-gas, based on the use of nuclear techniques and artificial intelligence. Using the principle of the fast-neutron transmission/scattering, come from an isotopic 241Am-Be source, and two point detectors, is gotten measured that they are influenced by the variations of the volumec fractions of each phase present in the flow. An artificial neural network is trained to correlate such measures with the respective volume fractions. In order to get the data for training of the artificial neural network without necessity to carry through experiments, MCNP-X code is used, that simulates computational of the neutrons transport. The methodology is sufficiently advantageous, therefore, allows to develop a measurement system capable to determine the fractions of the phases (oil-water-gas), with proper requirements of each petroliferous installation and with national technology contributing, possibly, with reduction of costs and increase of productivity

Safinamide: a new hope for Parkinson's disease?

The loss of dopaminergic neurons (DAn) and reduced dopamine (DA) production underlies the reasoning behind the gold standard treatment for Parkinson's disease (PD) using levodopa (L-DOPA). Recently licensed by the European Medicine Agency (EMA) and US Food and Drug Administration (FDA), safinamide [a monoamine oxidase B (MOA-B) inhibitor] is an alternative to L-DOPA; as we discuss here, it enhances dopaminergic transmission with decreased secondary effects compared with L-DOPA. In addition, nondopaminergic actions (neuroprotective effects) have been reported, with safinamide inhibiting glutamate release and sodium/calcium channels, reducing the excitotoxic input to dopaminergic neuronal death. Effects of safinamide have been correlated with the amelioration of non-motor symptoms (NMS), although these remain under discussion. Overall, safinamide can be considered to have potential antidyskinetic and neuroprotective effects and future trials and/or studies should be performed to provide further evidence for its potential as an anti-PD drug.The authors acknowledge funding from the Portuguese Foundation for Science and Technology (IF development grant IF/ 00111/2013 to A.J.S.) and a postdoctoral fellowship to F.G.T. (SFRH/BPD/118408/2016). This work was funded by FEDER funds, through the Competitiveness Factors Operational Programme (COMPETE), and by national funds, through the Foundation for Science and Technology (FCT), under the scope of the project POCI-01-0145-FEDER-007038. This article has also been developed under the scope of the project NORTE-01-0145-FEDER-000023, supported by the Northern Portugal Regional Operational Programme (NORTE 2020), under the Portugal 2020 Partnership Agreement, through the European Regional Development Fund (FEDER)

Degradação de metil e propil parabenos usando sistemas O3/H+, O3/OH- e O3/Mn2+

Este estudo teve como objetivo avaliar a degradação do metil e propil parabenos pelo processo de ozonização em meios ácido (pH = 5), alcalino (pH = 10) e catalítico (Mn2+, pH = 3). Os estudos cinéticos foram conduzidos a temperatura ambiente (27°C) para uma dosagem constante de 79 g/m3 de O3 na concentração inicial de 50 mg/L. Os resultados mostraram uma degradação de 100% para ambos os parabenos após 3 min de reação para o sistema alcalino. A cinética de degradação dos parabenos foi descrita pelo modelo cinético de primeira ordem com R2 entre 0,990 e 0,999. A ozonização alcalina (O3/OH-) apresentou constantes de velocidade de duas a três vezes superiores às observadas em meio ácido e catalítico. A não toxicidade das amostras tratadas frente à Artemia salina foi confirmada apenas para os processos de ozonização ácida e catalítica. Em geral, os resultados de degradação dos parabenos para os sistemas de ozonização aplicados foram promissores, embora os sistemas ácido e catalítico sejam os ambientalmente mais aceitáveis