Simulações de plasma e eletromagnéticas de transmutador isotrópico

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dc.creatorDaniel Moreira Coelho
dc.date.accessioned2019-08-11T03:33:34Z
dc.date.accessioned2025-09-09T01:15:56Z
dc.date.available2019-08-11T03:33:34Z
dc.date.issued2018-09-24
dc.description.abstractThis study presents an engineering design of an isotopic transmutative cell generator for tecnthium-99m. In order to analyze and choose the materials and the appropriate geometry, previous studies of NRI Group (Nucleus for Ionizing Radiation at UFMG NRI/UFMG) were considered and a model was developed for the simulation of these systems. The studied system consists of a microwave antenna, resonant cavity and target, which compound the nucleus of the neutrons generator. A model for electromagnetic and plasma simulation was developed to analyze the capacity of this device. The capacity of this device depends on the efficiency of the neutron generator measured by the neutron flux, which is dependent on the energy and flux of ions reaching the target. Among the modeling and simulation methods, were employed open software sources for the transmuting cell, aiming to evaluate resonant cavity and for complementary physical analysis. In addition, was evaluated the electromagnetic fields generated as a function of the resonant cavity geometry and the antenna frequency. The titanium target was designed based on other studies of the NRI Group. Deuterium plasma with a density 1016 particles/m³ was proposed with a frequency 0.898 GHz, using a microwave antenna of 2.45 GHz. Deuterium gas was used as ionic source. The different interactions of the electric, magnetic and ionic fields generated in the plasma were simulated. Also the antenna, the resonant cavity with its vibrational modes, the electric and magnetic field distribution, the ion density in the cavity for a specific power, the extraction of the ions from the cavity An ion generation rate was obtained in a period of 1s time from 3.12 1011 ions/s accelerated at 200 keV. It is possible to conclude that the investigated electromagnetic and plasma characteristics of the transmuting cell have shown that this generator has a remarkable potential that can support the generation of radioisotopes applied to the medical diagnosis.
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/RAOA-BCZJ5V
dc.languagePortuguês
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectGeradores de radioisótopos
dc.subjectEngenharia nuclear
dc.subjectFusão nuclear
dc.subjectProjetos de engenharia
dc.subject.otherGerador de nêutrons
dc.subject.otherFusão
dc.subject.otherNeutrônica
dc.subject.otherCélula transmutadora
dc.subject.otherProjeto
dc.subject.otherPlasma de deutério
dc.titleSimulações de plasma e eletromagnéticas de transmutador isotrópico
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor1Tarcisio Passos Ribeiro de Campos
local.contributor.referee1Bruno Melo Mendes
local.contributor.referee1Telma Cristina Ferreira Fonseca
local.contributor.referee1Francisco Antonio Brandão Júnior
local.description.resumoEste estudo apresenta um projeto de engenharia de uma célula transmutadora isotópica com a finalidade de geração de tecnécio-99m. O ponto de partida da pesquisa teve como base estudos prévios do Grupo NRI (Núcleo de Radiação Ionizante da UFMG - NRI/UFMG). O sistema pesquisado é composto principalmente por uma antena de micro-ondas, cavidade ressonante e alvo, que formam o núcleo do gerador de nêutrons. Para análise da capacidade desse dispositivo foi desenvolvido um modelo para a simulação eletromagnética e de plasma. A capacidade de uma célula transmutadora isotópica depende da eficiência do gerador de nêutrons, medida pelo fluxo neutrônico, que é dependente da energia e do fluxo de íons que atingem o alvo. Dentre os métodos de modelagem e simulação disponíveis, foram utilizados softwares de código aberto e o COMSOL Multiphysics para simular a capacidade de geração dos íons e as propriedades físicas complementares. Além disso, foram avaliados os campos eletromagnéticos gerados em função da geometria da cavidade ressonante e da frequência da antena. O alvo de titânio foi projetado com base em estudos anteriores do Grupo NRI. Foi proposto a geração de plasma de deutério com densidade 1016 partículas/m³, com frequência 0,898 GHz, por uma antena de micro-ondas operando a 2,45 GHz. Para a fonte iônica foi utilizado o gás de deutério. Foram simuladas as diversas interações dos campos elétricos, magnéticos e dos íons gerados no plasma. Foram simulados a antena, a cavidade ressonante com seus modos vibracionais, a distribuição do campo elétrico e magnético, a densidade de íons na cavidade para uma potência especifica, a extração dos íons da cavidade Obteve-se uma taxa de geração de íons em um período de 1s tempo de 3,12 1011 íons/s acelerados a 200 keV. Conclui-se que as características eletromagnéticas e de plasma investigadas da célula transmutadora mostraram que esse gerador tem um potencial notável que pode suportar a geração de radioisótopos aplicados ao diagnóstico médico.
local.publisher.initialsUFMG

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