Title

AVALIAÇÃO DA ZIRCÔNIA REFORÇADA COM FERRITA DE NÍQUEL NA ATENUAÇÃO DE RADIAÇÃO GAMA VIA SIMULAÇÃO MONTE CARL

VALUATION OF NICKEL FERRITE-REINFORCED ZIRCONIA FOR GAMMA RADIATION ATTENUATION VIA MONTE CARLO SIMULATION

Authorship

LOPES, THOMAZ JACINTHO; MEDEIROS, MARCOS PAULO CAVALIERE DE; NUNES, WALLACE VALLORY; SILVEIRA, PAULO CEZAR ROCHA; ARAÚJO-MOREIRA, FERNANDO M.; MONTEIRO, SÉRGIO NEVES

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NUNES, WALLACE VALLORY

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SILVEIRA, PAULO CEZAR ROCHA

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ARAÚJO-MOREIRA, FERNANDO M.

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MONTEIRO, SÉRGIO NEVES

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DOI

10.5151/2594-5327-42041

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Abstract

Este trabalho investiga o impacto da adição de nanopartículas de ferrita de níquel (NiFe₂O₄) à matriz cerâmica de zircônia (ZrO₂) no desempenho de atenuação de radiação gama. Cerâmicas são amplamente utilizadas em ambientes extremos devido à sua estabilidade térmica e resistência à corrosão, mas sua fragilidade mecânica e suscetibilidade à radiação motivam estratégias de reforço estrutural. A incorporação de nanopartículas pode melhorar a tenacidade e reduzir danos por radiação, funcionando como armadilhas para defeitos. O estudo realizou simulações no código Monte Carlo MCNP5 para avaliar o Fator de Transmissão (FT) em placas de zircônia puras e com diferentes concentrações de ferrita (1%, 5% e 15%). Os resultados indicam que a adição de ferrita modifica o FT, com aumento mais expressivo da capacidade de atenuação a partir de concentrações mais elevadas. A pesquisa contribui para o desenvolvimento de materiais cerâmicos avançados para aplicações em blindagens radiológicas e sistemas nucleares.

THIS WORK INVESTIGATES THE IMPACT OF ADDING NICKEL FERRITE (NIFE₂O₄) NANOPARTICLES TO A ZIRCONIA (ZRO₂) CERAMIC MATRIX ON GAMMA RADIATION ATTENUATION PERFORMANCE. CERAMICS ARE WIDELY USED IN EXTREME ENVIRONMENTS DUE TO THEIR THERMAL STABILITY AND CORROSION RESISTANCE; HOWEVER, THEIR MECHANICAL BRITTLENESS AND SUSCEPTIBILITY TO RADIATION DAMAGE MOTIVATE THE DEVELOPMENT OF STRUCTURAL REINFORCEMENT STRATEGIES. THE INCORPORATION OF NANOPARTICLES CAN ENHANCE TOUGHNESS AND MITIGATE RADIATION DAMAGE BY ACTING AS DEFECT TRAPS. THIS STUDY EMPLOYED MONTE CARLO SIMULATIONS USING THE MCNP5 CODE TO EVALUATE THE TRANSMISSION FACTOR (TF) IN PURE ZIRCONIA PLATES AND IN THOSE WITH VARYING FERRITE CONCENTRATIONS (1%, 5%, AND 15%). THE RESULTS INDICATE THAT FERRITE ADDITION ALTERS THE TF, WITH A MORE SIGNIFICANT IMPROVEMENT IN ATTENUATION CAPACITY OBSERVED AT HIGHER CONCENTRATIONS. THIS RESEARCH CONTRIBUTES TO THE DEVELOPMENT OF ADVANCED CERAMIC MATERIALS FOR APPLICATIONS IN RADIATION SHIELDING AND NUCLEAR SYSTEMS.

Keywords

Cerâmicas avançadas, Nanopartículas magnéticas, Atenuação de radiação gama, Simulação Monte Carlo

Advanced ceramics, Magnetic nanoparticles, Gamma radiation shielding, Monte Carlo simulation, Nuclear protection materials