@PhDThesis{Inácio:2015:DeCoCe,
author = "In{\'a}cio, Miguel Adriano",
title = "Desenvolvimento de comp{\'o}sito cer{\^a}mico a base de B4C para
aplica{\c{c}}{\~a}o como blindagem de radia{\c{c}}{\~a}o em
aplica{\c{c}}{\~o}es espaciais",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2015",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2015-04-28",
keywords = "cer{\^a}mica de B4C, radia{\c{c}}{\~a}o ionizante, blindagem de
radia{\c{c}}{\~a}o, sat{\'e}lite, ceramic B4C, ionizing
radiation, radiation shielding, satellite.",
abstract = "As caracter{\'{\i}}sticas do ambiente espacial desafiam
cientistas e tecnologistas dos setores areon{\'a}utico e espacial
e faz com que esse desafio se torne oportunidade para a pesquisa e
o desenvolvimento de novos materiais e processos. Os
sat{\'e}lites artificiais, quando em {\'o}rbita da Terra,
est{\~a}o sujeitos a exposi{\c{c}}{\~a}o {\`a}
radia{\c{c}}{\~a}o ionizante durante a miss{\~a}o coloca o
sat{\'e}lite como objeto potencial de estudos constantes no
desenvolvimento de dispositivos menos sens{\'{\i}}veis aos
efeitos da radia{\c{c}}{\~a}o ionizante. Outra op{\c{c}}{\~a}o
{\'e} desenvolver materiais para aplica{\c{c}}{\~o}es espaciais
a fim de atenuar os efeitos de radia{\c{c}}{\~a}o ionizante
sobre componentes vitais do sat{\'e}lite. O material carbeto de
boro (B4C) apresenta caracter{\'{\i}}sticas f{\'{\i}}sicas
especiais que lhe confere grandes possibilidades de
aplica{\c{c}}{\~a}o em projetos de engenharia. Dentre as suas
propriedades est{\~a}o dureza elevada, resist{\^e}ncia ao
desgaste alta e se{\c{c}}{\~a}o de choque alta para
n{\^e}utrons t{\'e}rmicos. Em rela{\c{c}}{\~a}o a essa
{\'u}ltima propriedade, devido {\`a} capacidade de absorver
n{\^e}utrons, {\'e} utilizado como material de refer{\^e}ncia
em barras de controle em reatores nucleares, devido {\`a} alta
concentra{\c{c}}{\~a}o do is{\'o}topo boro presente. Neste
trabalho, o carbeto de boro foi aditivado com quantidades
diferentes de outro composto {\`a} base de boro, compactado e
sinterizado na temperatura de 1750 oC, em atmosfera redutora. Os
comp{\'o}sitos cer{\^a}micos resultantes foram caracterizados
quanto {\`a} microestrutura (microscopia eletr{\^o}nica de
varredura - MEV), fases cristalinas presentes (difratometria de
raios X - DRX), an{\'a}lise qu{\'{\i}}mica (fluoresc{\^e}ncia
de raios X) e porosidade quantitativa (porosimetria de
merc{\'u}rio e de ntirog{\^e}nio gasoso). Foram realizadas
caracteriza{\c{c}}{\~o}es quanto {\`a}s capacidades de
atenua{\c{c}}{\~a}o para: i) radia{\c{c}}{\~a}o gama com
diferentes fontes (60 Co, 241Am, 137Cs e 152Eu) e energias (59 a
1332 keV) e ii) n{\^e}utrons t{\'e}rmicos e n{\^e}utrons
r{\'a}pidos com duas fontes de 241Am-Be de 100 mCi cada. Para os
experimentos de atenua{\c{c}}{\~a}o da radia{\c{c}}{\~a}o
gama, os resultados obtidos foram comparados com curvas de
atenua{\c{c}}{\~a}o obtidas a partir de c{\'a}lculos
te{\'o}ricos efetuados com o programa computacional XCOM. Foi
simulada tamb{\'e}m a penetra{\c{c}}{\~a}o de
part{\'{\i}}cula carregada (pr{\'o}ton) com o programa TRIM.
Este programa, dentre outras aplica{\c{c}}{\~o}es {\'e} capaz
de simular a dist{\^a}ncia que uma part{\'{\i}}cula carregada
penetra em um meio material. Para an{\'a}lise da
atenua{\c{c}}{\~a}o de pr{\'o}tons e el{\'e}trons foi
utilizado o programa de simula{\c{c}}{\~a}o Mulassis da
plataforma Spenvis. Este programa {\'e} uma ferramenta que
permite o c{\'a}lculo do transporte da radia{\c{c}}{\~a}o
atrav{\'e}s de um conjunto de materiais em multicamadas. Todos os
experimentos e simula{\c{c}}{\~o}es foram feitas em
cer{\^a}micas de B4C-composto B e alum{\'{\i}}nio
aeron{\'a}utico 6061- T6, que {\'e} material de refer{\^e}ncia
para uso de estrutura de sat{\'e}lites Os resultados obtidos
mostraram que as quantidades do composto de B adicionadas
influenciaram na atenua{\c{c}}{\~a}o da radia{\c{c}}{\~a}o
secund{\'a}ria, em especial, radia{\c{c}}{\~o}es gama de baixa
energia e n{\^e}utrons t{\'e}rmicos. Os valores obtidos s{\~a}o
maiores para atenua{\c{c}}{\~a}o da radia{\c{c}}{\~a}o gama,
pr{\'o}tons e el{\'e}trons quando comparados ao
alum{\'{\i}}nio aeron{\'a}utico 6061- T6. Os resultados das
irradia{\c{c}}{\~o}es, em sua s{\'{\i}}ntese, podem ser
influenciados pela composi{\c{c}}{\~a}o qu{\'{\i}}mica,
par{\^a}metros de processamento que influenciem na homogeneidade
e a na densidade dos comp{\'o}sitos cer{\^a}micos de
B4C-composto de B. ABSTRACT: The characteristics of spatial
environment challenge aeronautics and spatial scientists and
technologists and make this challenge to become an opportunity to
research and develop new materials e processes. Artificial
satellites, when are out in the Earth space, are exposed to the
action of ionizing radiation, consequently during their mission
they are potential object of continuous studies in the development
of devices less sensible to the effects of this radiation. Other
option is to develop materials for spatial application in order to
decrease the effects of ionizing radiation over vitals satellites
components. Boron carbide (B4C) has special physics
characteristics that give it great possibilities of applications
in engineering projects. Among its properties are high: hardness,
wear resistance and cross section for thermal neutrons. Regarding
to the last property, because of the capability to absolve
neutrons, it is used as reference material in nuclear reactors
control bars, due to high boron isotope concentration. In this
work, boron carbide was activated in different quantities of a
boron compound, compacted and sintered at 1750 oC, in reducing
atmosphere. The resultant ceramic composites were characterized as
microstructure (scan electronic microscopy - SEM), crystalline
phases (X-ray difratometry - XRD), chemical analysis (X-ray
fluorescence) and quantitative porosity (mercuric and nitrogen gas
porosimetry). Experimental characterizations were performed
related to the attenuation capability to: I) gamma radiation with
different sources (60 Co, 241Am, 137Cs e 152Eu) and energies (59 a
1332 keV), II) thermal and quick neutrons with two sources of
241Am-Be of 100 mCi each. For the attenuation gamma radiation
experiments, the obtained results were compared with attenuation
curves obtained with theoretical calculus made with XCOM software.
The charged particle (proton) penetration was also simulated with
TRIM software. This software, among others applications is capable
to simulate the distance which a charged particle penetrates in a
material environment. In order to analyze the protons and
electrons attenuation the simulation software Mulassis of Spenvis
platform was used. This software is a tool which allows the
calculation of the radiation transportation through a set of
multilayers materials. All experiments and simulations were
performed in B4C-B compound ceramics and aeronautic 6061- T6
aluminums, which is the reference material used as satellites
structures. The results obtained showed that the percentage of B
added influenced in the secondary radiation attenuation, in
special, low energy gamma radiation and thermal neutrons. The
obtained values are higher to gamma radiation attenuation, protons
and electrons when compared to aeronautic 6061- T6 aluminums. The
results of the irradiations, in summary, can be influenced by
chemical composition, process parameters that influence in the
homogeneity and density of B4CB compound ceramics composites.",
committee = "Nono, Maria do Carmo de Andrade (presidente/orientadora) and Melo,
Francisco Cristov{\~a}o Louren{\c{c}}o de (orientador) and
Federico, Claudio Antonio (orientador) and An, Chen Ying and
Piorino Neto, Francisco and Rocha, Rosa Maria da and Campos, Elson
de",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "Development of ceramic composite based on B4C for space
applications as radiation shielding",
language = "pt",
pages = "191",
ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3JPCBGB",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34P/3JPCBGB",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "27 abr. 2024"
}