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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.85.2014.tde-06102014-090452
Documento
Autor
Nome completo
Sérgio Medeiros de Albuquerque
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2014
Orientador
Banca examinadora
Sordi, Gian Maria Agostino Angelo (Presidente)
Andrello, Avacir Casanova
Caldas, Linda Viola Ehlin
Helene, Paulo Roberto do Lago
Neves, Lucio Pereira
Título em português
Estudo para o desenvolvimento e caracterização de concretos de massa específica elevada para proteção às radiações gama e X
Palavras-chave em português
blindagem
concreto
radiações eletromagnéticas
Resumo em português
Este trabalho de tese de doutorado visou identificar as matérias primas naturais produzidas no Brasil e possíveis de serem utilizadas na produção de concretos de elevada massa específica. Desenvolver uma metodologia para a caracterização, preparo, moldagem, ensaios para determinação do coeficiente de atenuação linear experimental, calculo do coeficiente de atenuação linear teórico, e determinação do Z efetivo, culminando com a confecção de um banco de dados embrionário para os concretos de elevada massa específica preparados com matérias primas nacionais. Para tanto foram identificadas onze matérias primas produzidas no Brasil com caracteísticas adequadas para a produção de concretos de elevada densidade. Apresentamos os fundamentos teóricos ao bom entendimento do trabalho tanto no campo da proteção radiológica como naquela dos conceitos que podem ser usados para a produção de blindagem às radiações gama e X. Preparamos vinte e dois tipos de concretos de elevada massa específica com a utilização de matérias primas naturais e nacionais. Os concretos desenvolvidos foram preparados, moldados e ensaiados com uma fonte de 137Cs, de 3,7 1010 Bq (1Ci) de atividade. Foram calculados os coeficientes de atenuação linear com a utilização das análises químicas dos concretos preparados e encontrados os coeficientes de atenução linear experimentais para comparação e avaliação da técnica proposta. Foram medidas as massas específicas dos concretos preparados em virtude de sua importância para a formação da seção de choque do composto quando da predominância do efeito Compton, e determinado o Z efetivo para a região predominante do efeito fotoelétrico. Por fim foram calculados os custos de produção levando-se em conta somente os custos das matérias primas. Para as massas específicas os concretos apresentaram uma variação de 2,74 kg/dm3 até 3,76 kg/dm3, já para o coeficiente de atenuação linear experimental a variação foi de 0,2137 cm-1 a 0,2860 cm-1, o Z efetivo variou de 19 a 25. Finalizando o trabalho foram discutidos os resultados e sugeridos preferências de concretos para utilização em blindagens com a aplicação de alguns conceitos. Comparando os resultados encontrados com vários outros publicados em trabalhos internacionais, verificamos o grau de similaridade.
Título em inglês
Study for the development and characterization of concretes of high specific mass for protection to the Gamma and X radiation
Palavras-chave em inglês
concrete
electromagnetic radiation
shielding
Resumo em inglês
This PhD thesis the natural raw materials produced in Brazil and in the production of high density concrete. Furthermore, we also develop a methodology for characterization, preparation, molding, testing to determine the linear attenuation coefficient of experimental, theoretical calculation of the linear attenuation coefficient, and determination of the effective Z, culminating with the production of an embryo stock data for the specific high density prepared with local raw materials. For this, we identified eleven raw materials produced in Brazil with suitable characteristics for the production of high density concrete. We present the theoretical understanding of radiological protection and in the fundamental concepts that can be used to produce shielding for gamma and X radiation. During the work, we prepared twenty-two concrete types of high specific weight, with the use of natural materials and domestic materials. These new concretes were prepared, molded and tested with a Cs-137 source (3.7.1010 Bq (1Ci) activity). The linear attenuation coefficients were calculated employing the chemical analyzes of the prepared concrete and the experimental linear attenuation coefficients were also determined for comparison and evaluation of the proposed technique. The specific masses of the concrete samples were determined, given their importance to the cross section for the Compton Effect predominance. The effective Z was also determined were the photoelectric effect was predominant. Finally, the production costs were considered, taking into account only the cost of the raw materials. For the specific masses, the concretes presented a variation from 2.74 kg/dm3 to 3.76 kg/dm3. In the case of the experimental linear attenuation coefficient the variation was from 0.2137 cm-1 to 0.2860 cm-1, and the effective Z varied from 19 to 25. As conclusion, the results were discussed e the preferred concretes for the shielding purposes were suggested. Comparing the results with other published international work, we find the degree of similarity.
 
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Data de Publicação
2014-10-09
 
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