Avaliação do potencial de rochas sedimentares do grupo Itararé e Neossolos como material para blindagem de radiações

dc.contributor.advisor1Pires, Luiz Fernando
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dc.contributor.referee1Brinatti, André Maurício
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dc.contributor.referee2Melquiades, Fabio Luiz
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dc.creatorPietralla, Gabrielli Wisniewski
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dc.date.accessioned2024-09-12T12:42:22Z
dc.date.accessioned2026-07-01T12:15:14Z
dc.date.available2024-09-12T00:00:00Z
dc.date.available2024-09-12T12:42:22Z
dc.date.issued2024-07-16
dc.description.abstractIn recent years, there has been a significant increase in the number of studies on the feasibility of using low-cost natural materials for radiation shielding. Typically, dense materials composed of elements with high atomic numbers are employed for shielding, but such materials are costly and often toxic. In this regard, the search for materials like soils and rocks has proven to be an interesting alternative. This study examines the possibility of using a neossolo litólico and its rock of origin as materials for radiation shielding. Samples were collected in the municipality of Balsa Nova, in the state of Paraná, Brazil. Soil and sedimentary rock samples obtained along the same profile were analyzed in different layers. The chemical composition of the samples was obtained using X-ray fluorescence technique. Based on elemental analysis, the following physical parameters were calculated: linear attenuation coefficient (μ), mass attenuation coefficient (μm), mean free path (MFP), half-value layer (HVL), tenth-value layer (TVL), exposure buildup factor (EBF), energy absorption buildup factor (EABF), and fast neutron removal cross section (FNRCS). The computational code Phy-X was used to calculate radiation interaction parameters. Additionally, the Monte Carlo method was employed using the FLUKA software, which allowed the calculation of μ demonstrating good agreement with the results obtained by Phy-X. The results show that radiation shielding depends on the energy of incident photons and dominant interaction processes. At lower energies, where the photoelectric effect predominates, the chemical composition greatly influences the results, with samples containing higher amounts of Fe2O33 showing higher shielding efficiency. As energy increases, photon attenuation becomes almost independent of the chemical composition of the samples, resulting in higher values of MFP, HVL, and TVL, which are similar among the studied samples. In the intermediate energy region, where incoherent scattering is the main interaction mechanism, the chemical composition has no influence on the results. However, this region exhibited higher values of EBF and EABF, indicating a greater radiation accumulation in the material than in air. Only the highest energy (10 MeV) analyzed showed significant influence of pair production on shielding parameters, mainly influenced by differences in the chemical composition of the samples. Based on the results obtained, it is observed that the differences in shielding parameters between soil and rock were only perceived at lower energies; as the energy increases, the differences become subtle. Finally, the analyzed samples showed good results in radiation shielding.pt_BR
dc.description.resumoNos últimos anos têm ocorrido um aumento expressivo no número de estudos sobre a viabilidade da utilização de materiais naturais de baixo custo para blindagem das radiações. Normalmente, emprega-se na blindagem, materiais densos e compostos de elementos de elevado número atômico, porém tais materiais possuem alto custo e muitas vezes são tóxicos. Neste sentido, a busca por materiais como solos e rochas têm se mostrado uma alternativa interessante. Este estudo analisa a possibilidade da utilização de um neossolo litólico e de sua rocha de origem como materiais a serem utilizados na blindagem das radiações. As amostras foram coletadas no município de Balsa Nova, no estado do Paraná, Brasil. Amostras de solo e rocha sedimentar obtidas ao longo de um mesmo perfil foram analisadas em diferentes camadas. A composição química das amostras foi obtida através da técnica de fluorescência de raios X. Com base na análise elementar foram calculados os seguintes parâmetros físicos: coeficiente de atenuação linear (μ), coeficiente de atenuação de massa (μm), livre caminho médio (MFP), camada semi-redutora (HVL), camada deci-redutora (TVL), fator buildup de exposição (EBF), fator buildup de absorção de energia (EABF) e seção de choque de remoção de nêutrons rápidos (FNRCS). O código computacional Phy-X foi empregado no cálculo dos parâmetros de interação da radiação. Adicionalmente, empregou-se o método de Monte Carlo, por meio do software FLUKA, o qual permitiu o cálculo de μ demonstrando concordância com o resultado obtido pelo Phy-X. Os resultados mostram que a blindagem da radiação é dependente da energia dos fótons incidentes e dos processos de interação dominantes. Nas energias mais baixas, região com predomínio do efeito fotoelétrico, a composição química possui uma grande influência nos resultados e, amostras com maior quantidade de Fe2O3 são as que apresentam maior eficiência de blindagem. Conforme há o aumento da energia, a atenuação dos fótons se torna quase independente da composição química das amostras, gerando assim, valores mais altos de mfp, HVL e TVL, e próximos entre as amostras estudadas. Na região de energia intermediária, onde o espalhamento incoerente é o principal mecanismo de interação, a composição química não apresenta influência nos resultados. Entretanto, esta foi a região que apresentou maiores valores de EBF e EABF, demonstrando ainda um maior acúmulo de radiação no material do que no ar. Apenas a energia mais alta (10 MeV) analisada apresentou influência significativa da produção de pares nos parâmetros de blindagem, influenciada principalmente pelas diferenças na composição química das amostras. Com base nos resultados obtidos, verifica-se que as diferenças entre os parâmetros de blindagem entre solo e rocha só foram percebidas em energias mais baixas, com as amostras de rocha apresentando resultados melhores em relação ao solo, quando a há o aumento de energia as diferenças se tornam sutis. Por fim, as amostras demonstraram bons resultados de blindagem de radiação.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.identifier.citationPIETRALLA, Gabrielli Wisniewski. Avaliação do potencial de rochas sedimentares do grupo Itararé e Neossolos como material para blindagem de radiações. 2024. Dissertação (Mestrado em Ciências) - Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttps://ri.uepg.br/handle/123456789/4198
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Estadual de Ponta Grossapt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentSetor de Ciências Exatas e Naturaispt_BR
dc.publisher.initialsUEPGpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciênciaspt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectNeossolo litólicopt_BR
dc.subjectarenitopt_BR
dc.subjectblindagem radiológicapt_BR
dc.subjectneossolo litólicopt_BR
dc.subjectsandstonept_BR
dc.subjectradiation shieldingpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRApt_BR
dc.titleAvaliação do potencial de rochas sedimentares do grupo Itararé e Neossolos como material para blindagem de radiaçõespt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR

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