Karol Amon Marx de Oliveira

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Text of Karol Amon Marx de Oliveira

  • TITULO DO TR ESTUDO DE UM SISTEMA DE IMAGEM PARA

    RADIOGRAFIAS COM NUTRONS RPIDOS

    Karol Amon Marx de Oliveira

    Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Ps-

    graduao em Engenharia Nuclear, COPPE, da

    Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte

    dos requisitos necessrios obteno do ttulo de

    Doutor em Engenharia Nuclear.

    Orientadora: Verginia Reis Crispim

    Rio de Janeiro

    Setembro de 2011

  • ESTUDO DE UM SISTEMA DE IMAGEM PARA RADIOGRAFIAS

    COM NUTRONS RPIDOS

    Karol Amon Marx de Oliveira

    TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DO INSTITUTO ALBERTO LUIZ

    COIMBRA DE PS-GRADUAO E PESQUISA DE ENGENHARIA (COPPE) DA

    UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS

    REQUISITOS NECESSRIOS PARA A OBTENO DO GRAU DE DOUTOR EM

    CINCIAS EM ENGENHARIA NUCLEAR.

    Examinada por:

    ________________________________

    Prof. Verginia Reis Crispim, D.Sc.

    ________________________________

    Prof. Ademir Xavier da Silva, D.Sc.

    ________________________________

    Dr. Evaldo Simes da Fonseca, D.Sc.

    ________________________________

    Dr. Luiz Eduardo Barreira Brando, D.Sc.

    ________________________________

    Prof. Fernando Carvalho da Silva, D.Sc.

    RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL

    SETEMBRO DE 2011

  • Oliveira, Karol Amon Marx de

    Estudo de imagem para radiografias com nutrons

    rpidos/ Karol Amon Marx de Oliveira Rio de Janeiro:

    UFRJ/COPPE, 2011.

    XII, 132 p.:il; 29,7 cm.

    Orientadora: Verginia Reis Crispim.

    Tese (doutorado) UFRJ/COPPE/Programa de

    Engenharia Nuclear, 2011.

    Referncias Bibliogrficas: p. 97108.

    1. Neutrongrafia. 2. Simulao e prjeto. 3. Irradiador

    de Nutrons. I. Crispim, Verginia Reis. II. Universidade

    Federal do Rio de Janeiro, COPPE, Programa de

    Engenharia Nuclear III. Ttulo.

  • Dedico este trabalho e este perodo de minha vida ao ato de viver, sobre todas

    as formas visveis e invisveis, foi preciso apreender muito para conseguir este

    ttulo, aprender a ter humildade, sem esta no se aprende nada, reconhecer meus

    erros e aceitar o conhecimento de todos sem exceo, do analfabeto ao

    acadmico. Dedico ento este trabalho a todo ser, a toda forma de energia que

    interagi at o atual momento de minha vida e que me fizeram ser o que sou.

  • AGRADECIMENTOS

    A Deus.

    Agradeo imensamente a Profa Verginia Reis Crispin por confiar em mim e me

    compreender nos momentos de dificuldades me orientando com segurana e conhecimento

    ao longo deste trabalho.

    Ao Profor Ademir Xavier da Silva pela imensa colaborao, pelas sugestes valiosas

    e discusses a respeito das simulaes e metodologias aplicadas ao longo da tese, pelo

    valoroso trabalho de docncia e amizade aplicados em suas aulas.

    Aos integrantes do Laboratrio de Nutrons do IRD, Evaldo Simes da Fonseca,

    Walsan, Carla e Letcia, por todo o suporte, colaborao e pacincia nas atividades de

    irradiao.

    Aos amigos do Reator Argonauta do IEN, principalmente o Sr. Francisco Jos de

    Oliveira Ferreira.

    A CNEN pelo suporte financeiro pr um bom perodo deste trabalho.

    Aos professores do Programa de Engenharia Nuclear da COPPE/UFRJ;

    Tnia R.M. Moraes, Josevalda L. Noronha (J) e a todo corpo administrativo do

    PEN/COPPE/UFRJ;

    Aos colegas do grupo de Neutrongrafia do PEN-COPPE/UFRJ, pelos incentivo e

    apoio recebidos.

    Ao departamento de Fsica e colegas de trabalho da UFRRJ pelo apoio recebido.

    Aos amigos Elias, Lcia, Maria Aparecida, Gabriel, Dona Rosa, Cristina, Cleber,

    Roberto, Ktia, Miguel, Regina, Issac, Denis, Tiago, Gustavo, Fbio, Juliana, Lana, Ozias,

    Eduardo pela amizade, companheirismo e incentivos recebidos em fases deste trabalho.

    A minha me Lurdes e meus familiares Kati, Kirk, Rosaldo, Lilit, Altino, Beloni,

    Fabiola e Tiago por sempre quererem o meu bem.

    A luz do meu viver, minha filha Mara e a minha companheira e amiga Elisa.

    Finalmente, a todos que, direta ou indiretamente, contriburam para a realizao deste

    trabalho.

  • Resumo da Tese apresentada a COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessrios para a

    obteno do grau de Doutor em Cincias (D.Sc.)

    ESTUDO DE UM SISTEMA DE IMAGEM PARA RADIOGRAFIAS COM NUTRONS

    RPIDOS

    Karol Amon Marx de Oliveira

    Setembro/ 2011

    Orientador: Verginia Reis Crispim

    Programa: Engenharia Nuclear

    Este trabalho objetiva o projeto e a construo de um sistema denominado de

    Irradiador de Nutrons, usando uma fonte de Amercio-Berlio (241Am-Be), destinado

    obteno de radiografias com nutrons rpidos de objetos espessos. Trata-se de um sistema

    de baixo custo, se comparado aos reatores nucleares e aceleradores de partcula.

    A aquisio de imagem ser feita com o detector slido de traos nuclear CR-39,

    via interao (n,p), e o aparato formado por uma tela conversora de nutrons acoplada

    intimamente a uma folha de filme radiogrfico industrial. O sistema visa inspeo no

    destrutiva de diversos materiais, principalmente, materiais ricos em hidrognio, oxignio,

    nitrognio e carbono, que compem muitos artefatos explosivos e alguns narcticos, assim

    como peas espessas de materiais pesados verificando a existncia de incrustaes, vazios e

    diferenas de espessura dos corpos de provas inspecionados.

  • Abstract of Thesis presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements

    for the degree Doctor of Science (D. Sc.)

    STUDY OF A SYSTEM FOR IMAGE RADIOGRAPHY WITH FAST NEUTRON

    Karol Amon Marx de Oliveira

    September/ 2011

    Adivisor: Verginia Reis Crispim

    Departament: Nuclear Engenharia

    This paper aims to design and build a system called Neutron irradiator, using a

    source of Americium-Beryllium (241Am/Be) for obtaining radiographs with fast neutrons

    from thick objects. It is a low-cost system, compared to nuclear reactors and particle

    accelerators. The image acquisition is done with the solid detector CR-39 nuclear traces,

    bai interaction (n, p), and a display apparatus formed by converting neutrons tightly

    coupled to a sheet of radiographic film industry.

    The system is aimed at non-destructive inspection of various materials, especially

    materials rich in hydrogen, oxygen and carbon, which make up many explosive devices and

    some narcotics, and thick pieces of heavy materials verifying the presence of fouling,

    empty and differences in thickness of the specimens.

  • SUMRIO

    Captulo I

    Introduo ......................................................................................................................

    I.1 Generalidades ..........................................................................................................

    I.2 Objetivo ...................................................................................................................

    I.3 Reviso Bibliogrfica ..............................................................................................

    1.3.1 Ensaios No-Destrutivos ..................................................................................

    1.3.2 Ensaios Radiogrficos ......................................................................................

    1.3.3 Neutrongrafias ..................................................................................................

    1.3.4 Neutrongrafias com Nutrons Rpidos ............................................................

    Captulo II

    Fundamentos Tericos ..................................................................................................

    II.1 Ensaios No-Destrutivos .......................................................................................

    II.2 Radiografias ...........................................................................................................

    II.3 Neutrongrafias (NR) ...............................................................................................

    II.4 Neutrongrafia com nutrons rpidos (FNR) ..........................................................

    II.5 Sistema Neutrongrfico ..........................................................................................

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    II.5.1 Fonte de Nutrons ......................................................................................

    II.5.2 Moderao ..................................................................................................

    II.5.3 Colimao ...................................................................................................

    II.5.4 Filtros .........................................................................................................

    II.5.5 Sistema de Imageamento ............................................................................