Fechar

@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"
}


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