Dissertação de Mestrado:
Caracterização de Um Sistema Digital de Aquisição de Imagens Radiográficas Utilizando Nêutrons Térmicos e Raios Gama Para a Inspeção de Componentes Mecânicos

Erica Silvani Souza

PPGEM
Orientador
Profa. Mila Rosendahl Avelino , DsC Coppe(Brasil), PósDoc Miami(EUA) - Currículo LattesInformação Academica
Coorientador
Prof. Dr. Gevaldo Lisboa de Almeida
Banca
* Profa. Mila Rosendahl Avelino , DsC Coppe(Brasil), PósDoc Miami(EUA) - Currículo LattesInformação Academica
* Prof. Dr. Gevaldo Lisboa de Almeida - CNEN - IEN
* Prof. Manoel Antônio Da Fonseca Costa Filho , D.Sc., COPPE/UFRJ - Brasil - Currículo LattesInformação Academica
* Prof. Dr. Júlio Cezar Suíta - CNEN - IEN
* Prof. Dr. Paulo Fernando Lavalle Heilbron Filho - CNEN
* Prof. Dr. Marcos Venicius Soares Pereira - PUC-RJ
Data - hora da defesa
17/12/2012
Resumo
SOUZA, Erica Silvani. Caracterização de um sistema digital de aquisição de imagens radiográficas utilizando nêutrons térmicos e raios gama para a inspeção de componentes mecânicos. 2012. 123 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2012. Ensaio não destrutivo é uma ferramenta essencial quando um equipamento, dispositivo ou componente não pode ser submetido a procedimentos destrutivos ou invasivos devido a razões de segurança, alto custo ou outras restrições físicas ou logísticas. Dentro deste quadro radiografias por transmissão com raios gama e nêutrons térmicos são técnicas singulares para inspecionar um objeto e desvendar sua estrutura interna devido à capacidade de atravessar uma vasta gama de materiais utilizados na indústria. Grosso modo, raios gama são mais atenuados por materiais pesados enquanto nêutrons térmicos são mais atenuados por materiais mais leves, tornando-as ferramentas complementares. Este trabalho apresenta os resultados obtidos na inspeção de vários componentes mecânicos, através da radiografia por transmissão com nêutrons térmicos e raios gama. O fluxo de nêutrons térmicos de 4,46x105 n.cm-2.s-1 disponível no canal principal do reator de pesquisa Argonauta do Instituto de Engenharia Nuclear foi usado como fonte para as imagens radiográficas com nêutrons. Raios de keV emitidos pelo 198Au, também produzido no reator, foram usados como fonte de radiação para radiografias . ‘’Imaging Plates’’, especificamente produzidos para operar com nêutrons térmicos ou com raios X, foram empregados como detectores e dispositivos de armazenamento e captação de imagens para cada uma dessas radiações. Esses dispositivos exibem varias vantagens quando comparados ao filme radiográfico convencional. Com efeito, além de maior sensibilidade e serem reutilizáveis não são necessários câmaras escuras e processamento químico para a revelação. Em vez disso, ele é lido por um feixe de laser que libera elétrons armadilhados na rede cristalina durante a exposição à radiação, fornecendo uma imagem final digital. O desempenho de ambos os sistemas de aquisição de imagens, assim constituído, foi avaliado com respeito à sensibilidade, resolução espacial, linearidade e “range” dinâmico, incluído uma comparação com sistemas radiográficos com nêutrons empregando filmes e folhas de gadolínio como conversor de nêutrons em partículas carregadas. Além desta caracterização, diversos equipamentos e componentes foram radiografados com ambos os sistemas visando-se avaliar suas capacidades de desvendar a estrutura interna desses objetos e detectar estruturas e estados anormais. Dentro desta abordagem, uma neutrongrafia detectou a presença de material cerâmico remanescente – empregado como molde no processo de fabricação – nos canais de refrigeração de uma aleta do estator de uma turbina tipo turbo-fan, que deveria estar livre desse material. O reostato danificado de um sensor de pressão automotivo, foi identificado por neutrongrafia, embora nesse caso a radiografia também conseguiu realizar essa tarefa com melhor resolução, corroborando assim as curvas de resolução espacial obtidas na caracterização dos dois sistemas. A homogeneidade da distribuição do material encapsulado em uma gaxeta explosiva de chumbo utilizada na indústria aeroespacial foi igualmente verificada por neutrongrafia porque esse metal é relativamente transparente para nêutrons, mas suficientemente opaco para o explosivo rico em hidrogênio. Diversos outros instrumentos e componentes tais como variômetro, altímetro, bússola aeronáutica, injetor automotivo de combustível, foto-camera, disco rígido de computador, motor de passo, conectores eletrônicos e projéteis foram radiografados com ambos os sistemas visando avaliar suas habilidades em desvendar diferentes peculiaridades em função do agente interrogador. Palavras-chave: Ensaios não destrutivos; Radiografia digital; Neutrongrafia; Nêutrons térmicos; Gamagrafia; Radioisótopos.

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