Ementas
Mestrado Acadêmico em Ciência e Tecnologia Nucleares
Disciplinas Obrigatórias do Primeiro Período
Física de Reatores I
Código: CTN-200
Carga Horária: 32
Créditos: 04
Área de Concentração: Todas
Ementa:
1-Conceitos Básicos da Física de Reatores Nucleares: Decaimento Radioativo, Estabilidade Nuclear, a Física dos Nêutrons, o Espectro 1/E, Seções de Choque, Ressonâncias, Reações Nucleares, Reação em Cadeia, Moderação de Nêutrons, Letargia, Número Médio de Colisões, Poder de Moderação, Razão de Moderação, Energia de Ligação, Energia Liberada por Fissão, Nêutrons Emitidos por Fissão, Nêutrons Prontos e Nêutrons Atrasados.
2-Introdução à Criticalidade de Reatores Nucleares: Fator de Multiplicação, Criticalidade Nuclear, Fórmulas de Fatores, Buckling Geométrico e Material, Conceito de Reatividade.
3-Introdução ao Transporte de Nêutrons: Densidade e Fluxo de Nêutrons, Densidade de Corrente, Taxas de Interação, Balanço de Nêutrons, Obtenção da Equação de Difusão de Nêutrons Multigrupo.
4-Cinética do Reator: Período do Reator, Comportamento Transiente do Reator, O Modelo da Cinética Pontual, Controle do Reator Nuclear e Reatividade de Realimentação.
Bibliografia:
1-Introduction to Nuclear Reactors Theory, Lamarsh, John R., Massachusetts: Addison-Wesley, 1966.
2-Nuclear Reactor Analysis, Duderstadt, James J. & Hamilton, Lous, J., New York: John Wiley, 1976.
3-Introduction to Nuclear Engineering, Lamarsh, John R. & Baratta, Anthony J., 3º Edição, New Jersey: Prentice Hall, 2001.
4-Nuclear Reactor Physics, Stacey, Weston M., 2º Edição, Weinheim: Wiley-VCH, 2007.
5-Neutron Physics, Reuss, Paul, Les Ulis: EDP Sciences, 2008.
Engenharia de Reatores I
Código: CTN-201
Carga Horária: 32
Créditos 04
Área de Concentração: Todas
Ementa:
1-Introdução à Engenharia de Reatores - Termodinâmica de centrais nucleares: Ciclo de Rankine simples e complexos. Ciclo de Brayton simples e complexos. Ciclo binário.
2-Princípios de Projeto Térmico: Características Gerais de uma Usina Nuclear influenciadas por considerações termohidráulicas e limites de projeto térmico.
3-Geração de Calor em Reatores.
4-Análise Termodinâmica de Centrais Nucleares PWR.
5-Condução de calor nos elementos combustíveis e Transferência de calor para o refrigerante
Bibliografia:
1-Nuclear Systems I: Thermal Hydraulics Fundamentals, Todreas & Kazimi
2-Introduction to Nuclear Engineering, John R. Lamarsh
3-Nuclear Heat Transport, Mohamed Mohamed El-Wakil
Radiações Nucleares e suas Interações com a Matéria
Código: CTN-204
Carga Horária: 32
Créditos: 04
Área de Concentração: Todas
Ementa:
Fornecer conhecimentos básicos sobre i) origens da radiação ionizante, radioatividade natural e artificial, eletromagnética e particulada; ii) estrutura atômica e nuclear, tipos de radiação, formação de radioisótopos, decaimento radioativo; iii) radiação direta e indiretamente ionizante, energia das radiações e intensidade relativa; iv) equilíbrios da radiação e partículas carregadas, interação das radiações carregadas e não carregadas com a matéria iii) modos de interação com a matéria, definição de seção de choque e atenuação exponencial, iv) Interação de fótons: Espalhamento Compton e Rayleigh, Efeito Fotelétrico e Produção de Pares v) Poder de Freamento e Alcance de Partículas, vi) Radiação e Dose: Transferência Linear de Energia, vii) Efeitos biológicos diretos e Indiretos da Radiação viii) Resultados da interação da radiação com a célula.
Bibliografia:
1-Attix, F. H. 1986. Introduction to Radiological Physics and Radiation Dosimetry. New York. John Wiley & Sons
2-Eisenbud, M & Gesell, T. 1997. Environmental Radioactivity. San Diego. Academic Press
3-Knoll, G. F. 2010.Radiation Detection and Measurements. New York. John Wiley & Sons
Ciclo do Combustível Nuclear
Código: CTN-211
Carga Horária: 32
Créditos: 04
Área de Concentração: Todas
Ementa:
Combustível Nuclear; Ciclo Aberto e Ciclo Fechado; Mineração; Tratamento Físico do Minério; Produção de Concentrados de Urânio; Conversão; Enriquecimento; Fabricação dos Elementos Combustíveis; Utilização no Reator; Reprocessamento e Tratamento dos Rejeitos.
Bibliografia:
1- Páginas na internet da CNEN, INB, WNA, IAEA, etc.
2- Uranium Enrichment Plant Characteristics - A Training Manual for the IAEA. J. M. Whitaker, October 2019, Prepared By Oak Ridge National Laboratory, US Department Of Energy.
3- Advances in Nuclear Fuel Chemistry. A volume in Woodhead Publishing Series in Energy
Book, 2020, edited by: Markus H.A. Piro.
Disciplinas Obrigatórias do Segundo Período
Proteção Radiológica
Código: CTN-207
Carga Horária: 32
Créditos: 04
Área de Concentração: Todas
Ementa:
Fornecer conhecimentos básicos sobre radiação ionizante, efeitos induzidos e modos de medição; termos e conceitos gerais de metrologia, grandezas radiológicas e sistemas de unidade; instrumentos de medição; programas de monitoração ocupacional e ambiental, planos de radioproteção; normas básicas de radioproteção e recomendações de segurança; atendimento a situações de emergência.
Bibliografia:
Apostila: Grandezas Radiológicas e Unidades Normas Básicas de Radioproteção CNEN-NN 3.01 Basic Safety Series 115-IAEA 6.
Reatores Nucleares Avançados e Inovadores
Código: CTN-212
Carga Horária: 32
Créditos: 04
Área de Concentração: Todas
Ementa:
O papel da energia nuclear na crise energética mundial e no problema do desenvolvimento sustentável. Novos conceitos de reatores nucleares (ADS, ISPR, VHTGR, etc..). A metodologia do INPRO - "International Project on Innovative Nuclear Reactors and Fuel Cycles " da Agencia Internacional de Energia Atômica e do GIF -" Generation IV Forum" do Despartamento de Energia dos EUA para Avaliação comparativa de novos conceitos e tecnologias de reatores.
Bibliografia:
- US DOE Nuclear Energy Research Advisory Committee. " A Technology Roadmap for Generation IV Nuclear Systems". US DOE, 2002.
- International Panel on Climate Change (IPCC). " Climate Change 2007: Synthesis Report". IPCC, 2007.
Engenharia de Reatores II
Código: CTN-007
Carga Horária: 32
Créditos: 04
Área de Concentração: Tecnologia e Segurança de Reatores Nucleares
Ementa:
1. Análise Térmica de Elementos Combustíveis: condução de calor no combustível, propriedades térmicas do U02, distribuição de temperatura com combustíveis tipo placa e tipo vareta, elementos re-estruturados, resistências térmicas entre pastilha e refrigerante, temperatura ao longo de canais refrigerantes. 2. Mecânica dos Fluídos Monofásica: escoamento invíscido, fundamentos do escoamento viscoso, escoamento laminar dentro de canais, escoamento turbulento dentro de canais, perda de pressão em feixes de varetas, perdas de pressão em mudanças abruptas de área. 3. Transferência de Calor em Regime Monofásico: fundamentos da análise de transferência de calor, transferência de calor laminar em tubos.
Bibliografia:
1. Nuclear Systems I, Todreas & Kazimi.
2. Introduction to Nuclear Engineering, John R. Lamarsh.
Física de Reatores II
Código: CTN-213
Carga Horária: 32
Créditos: 04
Área de Concentração: Tecnologia e Segurança de Reatores Nucleares
Ementa:
A difusão de nêutrons: A Lei de Fick e a Equação da continuidade; Equação da difusão de nêutrons monoenergética e suas soluções elementares; Equação da difusão de nêutrons multigrupo e cálculo do fator de multiplicação através da equação de difusão a dois grupos de energia; Modelo da Cinética Pontual; Modelo da Cinética Espacial; Soluções das Equações da Cinética Espacial em 1D, 2D e 3D; Modelo de Realimentação Termo hidráulica.
Bibliografia:
1. Introduction to Nuclear Reactors Theory, Lamarsh, John R., Massachusetts: Addison-Wesley, 1966.
2. Nuclear Reactor Analysis, Duderstadt, James J. & Hamilton, Lous, J., New York: John Wiley, 1976.
3. Introduction to Nuclear Engineering, Lamarsh, John R. & Baratta, Anthony J., 3º Edição, New Jersey: Prentice Hall, 2001.
4. Nuclear Reactor Physics, Stacey, Weston M., 2º Edição, Weinheim: Wiley-VCH, 2007.
5.Neutron Physics, Reuss, Paul, Les Ulis: EDP Sciences, 2008.
Engenharia de Fatores Humanos I
Código: CTN-020
Carga Horária: 32
Créditos: 04
Área de Concentração: Métodos Computacionais Aplicados
Ementa:
Conceitos básicos. Modelos utilizados na abordagem do trabalho humano. Conceito de Tarefa e Atividade. Teoria de Sistemas. Teoria da Complexidade. Ergonomia cognitiva. Métodos para análise de tarefas cognitivas. Acidentes e sistemas complexos. Conceito de Engenharia de Resiliência, Robustez, Gestão de Crises, Confiabilidade Humana.
Bibliografia:
DEKKER S., Ten questions about human erros, 2005, Laourence Erlbaum.
CRANDAL, KLEIN & HOFFMANA, Working minds, 2006, MIT press.
CARVALHO & VIDAL Ergonomia Cognitiva, 2008, Editora Virtual Científica.
PERROW C. Normal Accidents; Living with high risk technologies. Princenton University Press, 1999, ISBN 0-691-00412-9.
REASON J. Human Error. Cambridge, Cambridge University Press, 1999, ISBN 0-521-31419-4.
HOLLNAGEL, Erik. Barriers and accident prevention. Ashgate Publishing Limited. 2006, ISBN 0754643018.
VICENT, Kim. The Human factor. Routledge, 2004, ISBN 041597064-4.
WOODS, David; Hollnagel, Erik. Joint Cognitive systems. Patterns in cognitive systems engineering. Taylor and Francis, 2006. ISBN 84933933.
WOODS, David; Hollnagel, Erik. Resilience engineering: concepts and precepts.
Ashgate Publishing Limited, 2006, ISBN:0754646416.
WILSON & CORLETT Eds, Evaluation of Human Work, 3rd edition, Taylor & Francis 2005
HANDBOOK OF HUMAN FACTOR AND ERGONOMICS, G. Salvendry Ed., John Wiley, 2006.
Inteligência Artificial I
Código: CTN-019
Carga Horária: 32
Créditos: 04
Área de Concentração: Métodos Computacionais Aplicados
Ementa:
Representação do conhecimento. Redes neurais artificiais. Algoritimos genéticos.
Conteúdo Programático:
I. Introdução
1.1. Representação do conhecimento.
1.2.O paradigma simbolista.
1.3. O paradigma conexionista.
1.4.Noções de sistemas especialistas.
2.Redes Neurais Artificias
2.1.Conceitos introdutórios.
2.2.Paradigmas de aprendizado.
2.3.O neurônio artificial.
2.4.Redes multicamadas.
2.5.Algoritimo de retropropagação de erro (backpropagation).
3.Algoritimos Genéticos
3.1.Conceitos introdutórios.
3.2.Operadores genéticos.
3.3.Teoria dos esquemas.
3.4.Modelagem e solução de problemas via Algoritimos Genéticos.
Bibliografia:
1. Haykin, S, Neural Networks - A Comprehensive Foundation, Macmillam College Publishing Company, New York, 1994.
2.Golberg, D.E. , Genetic Algorithms in Searh Optimization and Machine Learning, Addison-Wesley, 1989.
3.Stuart J.Russell, Peter Norvig, Artificial Intelligene: A Modern Approach, 1994.
4. Patrick Henry Winston, Artificial Intelligence, 1992.
Detecção de Radiações Nucleares
Código: CTN-208
Carga Horária: 32
Créditos: 04
Área de Concentração: Aplicações de Técnicas Nucleares na Indústria, Saúde, Segurança e Meio Ambiente
Ementa:
- Descrição dos princípios de detecção da radiação gama e raios X: detectores de radiação; modos de operação de detectores; sistemas de medição da radiação nuclear; sistema de aquisição de pulsos; comparação entre detectores; relação entre taxa de contagens e atividade de fontes.
- Definição das propriedades gerais de detectores: formação de pulsos; curvas de eficiência e resolução em energia; análise de amplitude de pulsos, tempo morto, ângulo sólido; calibração em energia; estabelecimentos de relações entre as eficiências absoluta e intrínseca; caracterização e análise das relações de Distribuição de Altura de Pulsos e Espectros de energia, coeficiente de atenuação mássico.
- Introdução à interação de radiação gama e raios X com a matéria; produção de raios X.
- Fundamentos de espectrometria gama e raios X: Influência dos princípios básicos da interação da radiação gama e raios X em detectores.
- Estudo de detectores, energia média, formação de pulso, regiões de operação:
i) Cintilação: (eficiência de cintilação, emissão de luz); levantamento de curva de operação para NaI(Tl); fotomultiplicadoras e fotodiodos.
ii) A gás: Câmaras de Ionização; Proporcionais; Geiger-Muller.
iii) Semicondutores: Si, HpGe e CZT.
- Descrição do Sistema de contagem das radiações: instrumentação eletrônica, cadeias de medição, pré-amplificadores e amplificadores, analisador monocanal e multicanal; Programas de aquisição de dados.
Bibliografia:
- G. F. Knoll, “Radiation Detection and Measurement”, 2nd Edition, 1988. John Wiley & Sons.
- F. H. Attix, “Introduction to Radiological Physics and Radiation Dosimetry”, 1986. John Wiley & Sons.
- Nicholas Tsoulfanidis, “Measurement and Detection of Radiation”, 2nd Edition, 1995. Tayllor & Francis.
Fundamentos de Metrologia
Código: CTN-220
Carga Horária: 32
Créditos: 04
Área de Concentração: Aplicações de Técnicas Nucleares na Indústria, Saúde, Segurança e Meio Ambiente
Ementa:
1. Metrologia – Introdução
1.1. Definição
1.2. Significado da medição
1.3. História da Metrologia
2. A estrutura Metrológica Brasileira
2.1 SINMETRO, CONMETRO, INMETRO
2.2 Metrologia Científica - Industrial e Legal
2.3 Rede Brasileira de Calibração
2.4 Rede Brasileira Laboratórios de Ensaio
2.5 Arranjo de Reconhecimento Mútuo
2.6 Acreditação e Certificação
3. Sistema Internacional de Unidades
3.1 Unidades Fundamentais
3.2 Unidades Derivadas e unidades oficialmente aceitas no SI
3.3 Prefixos do SI
3.4 Massa e peso
4. Termos Fundamentais em Metrologia
4.1 Nas Medições
4.2 Nos Resultados de Medição
4.3 Nos Padrões
5. Medição
5.1 O processo de Medição
5.2 Erros nas medições
5.3 Classificação de erros
5.4 Relatando o resultado de uma medição
6. Confiabilidade Metrológica e Garantia da Qualidade dos Resultados
6.1 Validação de Métodos
6.2 Programas de Comparações Interlaboratoriais
6.3 Materiais de referência Certificados
7. Avaliação da Incerteza em Medições
7.1 Incerteza padrão
7.2 Incerteza combinada
7.3 Incerteza expandida
Bibliografia:
- ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR ISO/IEC 17025: Requisitos gerais para a competência de laboratórios de ensaio e calibração. Rio de Janeiro, 2017.
- ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR ISO/IEC 17043: Avaliação da conformidade - requisitos gerais para a competência de provedores de ensaios de proficiência. Rio de Janeiro, 2024.
- ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR ISO/IEC 17034: Requisitos gerais para a competência de produtores de material de referência. Rio de Janeiro, 2017.
- COSTA-FELIX, Rodrigo P. B.; BERNARDES, Américo. Metrologia Vol. 1: Fundamentos. 1ª Ed. Rio de Janeiro: Editora Brasport, 2017.
- INMETRO, 2012. Vocabulário Internacional de Metrologia: Conceitos fundamentais e gerais e termos associados (VIM 2012). Duque de Caxias, RJ. INMETRO, 2012.
- INMETRO, 2012. Avaliação de dados de medição: Guia para a expressão de incerteza de medição – GUM 2008. Duque de Caxias, RJ: INMETRO/CICMA/SEPIN, 2012.
- INMETRO, 2021. Sistema Internacional de Unidades (SI) / Tradução do Grupo de Trabalho luso-brasileiro do Inmetro e IPQ. — Brasília, DF: Inmetro, 2021.
- THEISEN, Álvaro Medeiros de Farias. Fundamentos da Metrologia Industrial: aplicação no processo de certificação ISO 9000. 1ª. Ed. Porto Alegre: Suliani - Editografia Ltda, 1997.