Análise por activação com neutrões no RPI

1. Um reactor nuclear de investigação – de que o Reactor Português de Investigação (RPI) é um exemplo – é uma máquina onde é produzido um campo intenso de neutrões, que podem ser utilizados em múltiplas aplicações. De entre as aplicações possíveis, destaca-se aqui a técnica de análise por activação com neutrões (AAN), sendo que por activação da amostra se entende a produção de nuclidos radioactivos quando os neutrões interagem com nuclidos presentes na amostra. Trata-se de uma técnica muito sensível de análise multielementar – vários elementos químicos podem ser determinados simultaneamente numa única análise – que pode ser aplicada a amostras de natureza muitíssimo diversa. Envolve basicamente os seguintes passos: (1) preparação da amostra; (2) activação da amostra no reactor; (3) medição da radioactividade induzida na amostra; (4) análise do espectro de energia da radiação (radiação gama, em geral) emitida pela amostra, com o que se pode identificar e quantificar os elementos químicos de interesse presentes na amostra.

Exemplo de espectro de energia de radiação gama 

A energia referente a cada pico permite identificar o elemento químico que o originou;

a área sob o pico permite determinar a quantidade desse elemento presente na amostra.

2. Parte considerável da história da AAN no Laboratório Nuclear de Sacavém está contida num artigo publicado em Archaeometry 49, 2 (2007) p.383 [http://projects.itn.pt/PTDC_CS_ANT_104333_08/Dias_Prudencio_07.pdf].

O método relativo (ou comparativo) foi utilizado pela primeira vez por J.M. Peixoto Cabral e M. Ângela Gouveia na primeira metade da década de 70. Entre a segunda metade da década de 80 e o início da década de 90 foram implementadas duas outras variantes: a AAN pelo chamado método do factor k₀, por M. Carmo Freitas (apoio da Universidade de Gent, Bélgica); e a técnica de análise por activação cíclica, por M. Fátima Reis (apoio da Universidade de Dalhousie, Canadá).

J.M. Peixoto Cabral + M. Carmo Freitas + M. Fátima Reis

3. De entre os trabalhos de que sou co-autor, são de reter os seguintes:

[1] M.C. Freitas, E. Martinho: Neutron activation analysis of reference materials by the k_0-standardization and relative methods. Analytica Chimica Acta 219 (1989) 317

[2] M.C. Freitas, E. Martinho: Accuracy and precision in instrumental neutron activation analysis of reference materials and lake sediments. Analytica Chimica Acta 223 (1989) 287

[3] M.C. Freitas, E. Martinho: Determination of trace elements in reference materials  by the k₀-standardization method (instrumental neutron activation analysis). Talanta 36 (1989) 527

[4] M.F. Reis, J. Holzbecher, E. Martinho, A. Chatt: Determination of selenium in duplica­te diets of residents of Pinhel, Portugal, by neutron activation. Biological Trace Element Research 26/27 (1990) 629-635

[5] M.F. Reis, E. Martinho: An automated neutron activation system for short-lived nuclides. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 167 (1) (1992) 39

4. Segundo o Science Citation Index (Web of Knowledge), os trabalhos acima tiveram as seguintes citações (de que excluo, como habitualmente, as auto citações pessoais): trabalho [1] 27 citações; trabalho [2] 17 citações; trabalho [3] 10 citações; trabalho [4] 13 citações; trabalho [5] 4 citações. 

Citações do trabalho [4]:

Title: Determination of selenium in bread-wheat samples grown under a Se-supplementation regime in actual field conditions
Author(s): C. Galinha, M. C. Freitas, A. M. G. Pacheco, J. Coutinho, B. Maçãs and A. S. Almeida

Source: JOURNAL OF RADIOANALYTICAL AND NUCLEAR CHEMISTRY  Volume: 291   Issue: 1   Pages: 231-235   Published: JAN 2012

Title: Determination of selenium daily intakes in two small groups of the Portuguese population by replicate sample neutron activation analysis
Author(s): Ventura M. G.; Freitas M. C.; Pacheco A. M. G.
Source: JOURNAL OF RADIOANALYTICAL AND NUCLEAR CHEMISTRY  Volume: 281   Issue: 2   Pages: 193-196    Published: AUG 2009

Title: Food-chain selenium and human health: emphasis on intake
Author(s): Rayman Margaret P.
Source: BRITISH JOURNAL OF NUTRITION  Volume: 100   Issue: 2   Pages: 254-268   Published: AUG 2008

Title: Dietary intake of metals by Mumbai adult population
Author(s): R. Raghunath, R.M. Tripathi, B. Suseela, Sunil Bhalke, V.K. Shukla, V.D. Puranik
Source: SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT  Volume: 356   Issue: 1-3   Pages: 62-68   Published: MAR 1 2006

Title: The selenium content of the flora and plant and animal foodstuffs in Germany
Author(s): Muller R.; Anke M.; Frobus K.
Source: FRESENIUS ENVIRONMENTAL BULLETIN  Volume: 12   Issue: 6   Pages: 584-588   Published: 2003

Title: Essentiality of selenium in the human body: relationship with different diseases
Author(s): Navarro-Alarcon M.; Lopez-Martinez M.C.
Source: SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT  Volume: 249   Issue: 1-3   Pages: 347-371    Published: APR 17 2000

Title: Determination of the daily dietary selenium intake in Croatia
Author(s): Matek M.; Blanusa M.; Grgic J.
Source: EUROPEAN FOOD RESEARCH AND TECHNOLOGY  Volume: 210   Issue: 3   Pages: 155-160   Published: 2000

Title: Determination of the daily selenium intake in Slovakia
Author(s): Kadrabova J.; Mad'aric A.; Ginter E.
Source: BIOLOGICAL TRACE ELEMENT RESEARCH  Volume: 61   Issue: 3   Pages: 277-286    Published: MAR 1998

Title: Testing duplicate diet sample collection methods for measuring personal dietary exposures to chemical contaminants
Author(s): Thomas K.W.; Sheldon L.S.; Pellizzari E.D.; et al.
Source: JOURNAL OF EXPOSURE ANALYSIS AND ENVIRONMENTAL EPIDEMIOLOGY  Volume: 7   Issue: 1   Pages: 17-36   Published: JAN-MAR 1997

Title: ISOTOPIC AND NUCLEAR ANALYTICAL TECHNIQUES IN BIOLOGICAL-SYSTEMS - A CRITICAL-STUDY .9. NEUTRON-ACTIVATION ANALYSIS
Author(s): FILBY R.H.
Source: PURE AND APPLIED CHEMISTRY  Volume: 67   Issue: 11   Pages: 1929-1941   Published: NOV 1995

Title: TRACE-ELEMENT CONTENTS IN FOOD DETERMINED BY NEUTRON-ACTIVATION ANALYSIS AND OTHER TECHNIQUES
Author(s): M. F. Reis, M. Abdulla, R. M. Parr, A. Chatt, H. S. Dang and A. A. S. C. Machado

Source: BIOLOGICAL TRACE ELEMENT RESEARCH  Volume: 43-5   Pages: 481-487  Published: FAL 1994

Title: MULTIELEMENTAL ANALYSIS OF VEGETARIAN HUMAN DIETS AND DIETARY-COMPONENTS BY NEUTRON-ACTIVATION
Author(s): SAMUDRALWAR D.L.; GARG A.N.
Source: FRESENIUS JOURNAL OF ANALYTICAL CHEMISTRY  Volume: 348   Issue: 7 Pages: 433-438    Published: MAR 1994

Title: DAILY DIETARY-INTAKE OF COPPER, ZINC AND SELENIUM BY DIFFERENT POPULATION GROUPS IN BURUNDI, AFRICA
Author(s): BENEMARIYA H.; ROBBERECHT H.; DEELSTRA H.
Source: SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT  Volume: 136   Issue: 1-2   Pages: 49-76  Published: AUG 15 1993

Nota: Registo para memória futura dos meus tetranetos.

O meu Bairro – Largo da Estefânia

O meu Bairro – Igreja de São Jorge de Arroios

Porquê?

Por que é a palavra grande

mais pequena que pequena

e maior ou menor do tamanho

que tem a palavra igual?

E mais, mais pequena que menos

dez, inferior a oito

filho, maior que pai

bolo, menor que biscoito?

Por que é que a palavra enorme

tem tamanho pequenino

e pequenino é enorme

homem menor que menino

Sol, mais pequena que Terra

mar, menor que serra,

céu tão pequenininha

que se deixa ultrapassar

por uma só libelinha?

Mas para um amor

assim tão pequeno

encontrei uma razão:

se fosse maior

como poderia

morar nas palavras

sonho e coração?

Poema de Teresa Martinho Marques

http://sabordepalavra.blogspot.com

in Das Palavras, Edições Eterogémeas

http://www.eterogemeas.com

ilustrado por Paulo Miguel Pinheiro Martinho

http://pintapalavras.blogspot.com

O meu Bairro – O popular "amola tesouras"



Amolador, de Goya

O amolador (ou “amola tesouras” como é designado popularmente) é uma figura mágica que recordo da minha meninice na Chamusca. A sua presença era anunciada pelas típicas tonalidades sonoras que arrancava da sua flauta de canos (flauta de Pã). O amolador arranjava praticamente tudo o que a pobre gente da província necessitava para dar mais vida a objectos gastos pelo uso: facas e tesouras rombas; guarda-chuvas carecendo de varetas; tachos e panelas com buracos; alguidares e cântaros partidos. À distância, julgo que a magia que via nos amoladores estava associada às faúlhas que saltavam do rebolo quando afiava as facas e as tesouras. Aquilo fascinava-me…

Ontem de manhã, ouvi o toque do amolador no 7.º andar que habito em Lisboa. E pensei: desta vez não o vou deixar escapar sem lhe tirar uma fotografia. Desci à rua de Ponta Delgada, procurei-o e apercebi-me que ele já estava próximo da Calçada de Arroios, a uma boa centena de metros. Quase corri, abeirei-me dele e perguntei: Meu caro senhor, posso tirar-lhe uma fotografia? Ele anuiu e até tocou a flauta para o efeito... Pena a foto não ter som!

 O rebolo está protegido com um saco de plástico
porque ameaçava chover... o que não aconteceu...

Quando puxei da carteira para o compensar do “contratempo”, ele virou-me as costas com um gesto de quem não queria nada. É só para tomar uma bica, disse-lhe. Ele acabou por aceitar, agradeceu e começou a subir a calçada.

Vale a pena apreciar o vídeo seguinte:

http://www.youtube.com/watch?v=pLqAXzlV_cI&feature=endscreen&NR=1

Difusão de neutrões no Lab. Nuclear de Sacavém

Este post constitui um registo para memória futura dos meus tetranetos (cf. Rómulo de Carvalho [MEMÓRIAS]).

1. No Laboratório Nuclear de Sacavém, entre o final da década de 60 e meados da década de 70, foram realizados vários trabalhos experi­mentais no domínio da difusão de neutrões térmicos em meios moderadores, tendo em vista a obtenção de parâmetros úteis para a verificação de modelos teóricos de cálculo de reactores nucleares de cisão.

As experiências foram realizadas na coluna térmica do Reactor Português de Investigação (RPI) – empilhamento de grafite adja­cente a uma das faces do núcleo do reactor, em que o espectro de neutrões é altamente terma­lizado – ten­do sido utilizado um recipiente paralelipipédico de dimensões relativamente redu­zidas, o que constituiu uma inovação na aplicação do método estático a este tipo de estudos.

Vista parcial do 1.º piso do RPI

As distribuições de fluxos de neutrões térmicos foram obtidas mediante a utilização de detectores em ouro sob a forma de folhas finas. A correcção da contribuição dos neutrões epitérmicos foi feita com recurso a uma placa de cádmio interposta entre a base do recipiente e a face do empilhamento de grafite, placa que funcionava como filtro. O isolamento do modo fundamental das distribuições longitudinais e transversais do fluxo de neutrões foi feito mediante programas de cálculo iterativo escritos para efeito da correcção da contribuição dos modos harmónicos de ordem superior ao fundamental.

2. Os principais resultados a que se chegou foram os seguintes:

·    Determinação do comprimento de difusão (L) e do comprimento de extrapolação (d) de neutrões térmicos na água, um dos moderadores mais utilizados em reactores nucleares.

[1] E. Martinho, J. Salgado: Diffusion and extrapolation lengths of thermal neutrons in water by a stationary method. Journal of Nuclear Energy 22 (1968) 597

·    Determinação de outros parâmetros de difusão de neutrões térmicos na água (coefi­ciente de difusão, D₀, “diffusion cooling constant”, C, e parâmetro F) pelo método de envenenamento da água com um absorvente de secção eficaz em 1/v, em que foram utilizadas 22 soluções aquosas de ácido bórico com concentrações compreendidas entre 0 e 45 mg/cm³, variando o comprimento de difusão entre 2,77 e 0,74 cm.

[2] E. Martinho, M.M.C. Paiva: Thermal neutron diffusion parameters in water by the poisoning method. Nuclear Science and Engineering 45 (1971) 308

·    Determinação do comprimento de difusão e do comprimento de extrapolação de neutrões térmicos em 12 substâncias orgânicas líquidas (benzeno, tolueno, hexano, heptano, ciclohexano, etc.). Procedeu-se à correlação daqueles parâmetros com a secção eficaz macroscópica de absorção das substâncias estudadas, e ainda à comparação entre resultados obtidos pelo método estático e pelo método que faz apelo a uma fonte pulsada de neutrões.

[3] E. Martinho, M.M.C. Paiva: Diffusion and extrapolation lengths of thermal neutrons in organic substances by a static method. Atomkernenergie 21 (1973) 93

3. Segundo o Science Citation Index, o trabalho [2] foi o mais citado:

Title: CALCULATION OF NEUTRON CROSS-SECTIONS AND THERMALIZATION PARAMETERS FOR MOLECULAR GASES USING A SYNTHETIC SCATTERING FUNCTION. 2. APPLICATIONS TO H₂O, D₂O, AND C₆H₆
Author(s): GRANADA J.R.; GILLETTE V.H.; MAYER R.E.
Source: PHYSICAL REVIEW A  Volume: 36   Issue: 12   Pages: 5594-5605    Published: 1987

Title: DETERMINATION OF THE THERMAL-NEUTRON ABSORPTION CROSS-SECTION OF 1-LITER ROCK SAMPLES BY A PULSED-SOURCE TECHNIQUE
Author(s): ALLEN L.S.; MILLS W.R.; STROMSWOLD D.C.
Source: NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION B-BEAM INTERACTIONS WITH MATERIALS AND ATOMS  Volume: 10-1   Issue: MAY   Pages: 1033-1037     Published: 1985

Title: NEUTRON DIFFUSION IN GRAPHITE POISONED WITH 1/V AND NON-1/V ABSORBERS
Author(s): MALIK U.; KOTHARI L.S.; KUMAR A.
Source: NUCLEAR SCIENCE AND ENGINEERING  Volume: 81   Issue: 1   Pages: 137-143   Published: 1982

Title: NEUTRON DIFFUSION IN WATER CONTAINING 1/V AND NON-1/V ABSORBERS
Author(s): BANSAL RM; TEWARI SP; KOTHARI LS
Source: NUCLEAR SCIENCE AND ENGINEERING   Volume: 69  Issue: 3   Pages: 367-374   Published: 1979

Title: NEUTRON DIFFUSION ACROSS AN ABSORPTION DISCONTINUITY IN WATER ASSEMBLIES
Author(s): TRIKHA S.K.; JAIN S.C.
Source: NUCLEAR SCIENCE AND ENGINEERING  Volume: 65   Issue: 1   Pages: 180-182   Published: 1978

Title: SPACE-DEPENDENT AND ANGLE-DEPENDENT STEADY-STATE THERMAL-NEUTRON SPECTRA IN FINITE WATER ASSEMBLIES
Author(s): GARG S.; AHMED F.; KOTHARI L.S.
Source: JOURNAL OF PHYSICS D - APPLIED PHYSICS  Volume: 10   Issue: 8   Pages: 1109-1115   Published: 1977

Title: EFFECT OF ABSORPTION DISCONTINUITY ON NEUTRON-SPECTRA OF WATER ASSEMBLIES POISONED WITH NON-1/V ABSORBERS
Author(s): GUPTA IJ; TRIKHA SK
Source: JOURNAL OF PHYSICS D - APPLIED PHYSICS  Volume: 10   Issue: 18   Pages: 2411-2421   Published: 1977

 Title: EXAMINATION OF THERMAL-NEUTRON SCATTERING MODELS FOR LIGHT AND HEAVY-WATER BY COMPARISON WITH DIFFUSION AND CROSS-SECTION DATA
Author(s): BUTLAND ATD; CHUDLEY CT
Source: JOURNAL OF THE BRITISH NUCLEAR ENERGY SOCIETY  Volume: 13   Issue: 1   Pages: 99-114 Published: 1974  (citação do trabalho [1])

NOTA: Para esclarecimento de dúvidas, poderá ser útil consultar o glossário:

http://energianuclear-bases.blogspot.pt/2011/11/energia-nuclear-glossario.html

O arco-íris visto de um jardim-de-infância...

Parece consensual que a Ciência deve estar presente na Educação/Formação dos jovens desde muito cedo, mas na idade pré-escolar há um desafio adicional: Como desenvolver um projecto de educação científica num jardim-de-infância sem perder a riqueza da leitura divergente, poética e artística dos fenómenos estudados?

As explicações que se seguem sobre o arco-íris – produzidas por crianças do Jardim de Infância do Vimeiro – foram o ponto de partida para uma "Viagem ao Mundo da Luz" [http://www.slideshare.net/3zamar/viagem-ao-mundo-da-luz-1-prmio-cincia-na-escola-helena-martinho], projecto desenvolvido pela Educadora Helena Martinho no ano lectivo 2009-2010, o qual conquistou o 1.º lugar do Prémio Fundação Ilídio Pinho “Ciência na Escola – Artes da Física” para o ensino pré-escolar.

▪ Hoje de manhã havia um arco-íris! Ele estava a seguir-nos! A perseguir-nos na estrada! Quando parávamos, ele parava. Quando avançávamos, ele corria… Depois fugiu… e pensámos que ele tinha ido abaixo… e depois ele apareceu à frente do carro. Parecia mesmo que ele estava a brincar às escondidas.

▪ Eu acho que o arco-íris anda a rodar porque a Terra também anda a rodar!

▪ Se o arco-íris viesse aqui para dentro da Escola já não podia sair… se a porta estivesse bem fechada!

▪ Mas ele pode transformar-se em transparente e sair da Escola!

▪ O arco-íris voa!

▪ Não se consegue agarrar o arco-íris. Ele é transparente e se o agarrarmos não estamos a agarrar nada…

De que é feito o arco-íris?

▪ De cores… de sol e de chuva…

▪ Vem das nuvens…

▪ É feito de pintura… de tintas invisíveis…

De onde vêm as tintas?

▪ Do atelier do meu pai!

▪ Mas era preciso o homem mais alto do mundo para chegar ao céu e pintar o arco-íris…

▪ As pessoas que já estão mortas se calhar levaram tintas nos bolsos e atiram tintas de uma nuvem para a outra e depois atiram para o Sol de manhã cedo … quando ainda não está muito quente… atiram para lá e faz o arco-íris!

▪ As pessoas que já foram para as nuvens ficam lá em cima a segurar o arco-íris e encaixam o arco-íris no céu.

▪ Eu acho que é um senhor com um pincel nas costas e sobe um escadote bem alto e atira-se cá para baixo e vai fazendo riscas no céu pelo caminho.

▪ Se calhar põe-se uma semente de arco-íris e depois ele cresce!

▪ Quando eu era bebé pensei que as pessoas tinham pérolas de várias cores e que mandavam para o céu e ficava lá o arco-íris de várias cores…

▪ Eu acho que o arco-íris nasce com a luz do Sol!

Será possível fazer um arco-íris sem chuva e sem Sol?

▪ Eu acho que com uma lanterna se pode fazer…

▪ Uma vez, em casa da minha tia, eu estava a tomar banho com mangueira e fez o arco-íris à minha frente!

▪ E na piscina coberta, uma vez, apareceu um bocadinho de luz que vinha da janela e depois apareceu um arco-íris no ar à minha frente.

▪ E se houver água no chão até faz o reflexo do arco-íris no chão!

Fotografias: Trabalhos de crianças do Jardim de Infância do Vimeiro.