MAESTRÍA EN CIENCIAS, MENCIÓN EN ENERGIA NUCLEAR

PLAN DE ESTUDIOS

PRESENTACIÓN

A la luz de los nuevos avances tecnológicos en el ámbito de las aplicaciones de las radiaciones ionizantes, se hace necesario formar profesionales a fin de que puedan planificar, dirigir, operar y supervisar el trabajo con radiaciones en el campo de la industria, minería, petróleo, agricultura e investigación básica y en temas afines. Adicionalmente, puedan encargarse de las funciones de seguridad radiológica en las instalaciones que hagan uso de estas radiaciones.

Es importante la formación de profesionales en este campo debido al incremento significativo del uso de las radiaciones y a la poca formación de profesionales que puedan explotar en su mayor dimensión estas aplicaciones y los temas que de ellas se deriven.

OBJETIVO

El objetivo de la Maestría en Ciencias, mención en Energía Nuclear es el de formar profesionales altamente capacitados, de las especialidades de Ciencias e Ingenierías, con la finalidad de que puedan darle un uso adecuado a las radiaciones ionizantes y temas afines en los sectores productivos y de servicios del país.

La Maestría también está orientada a formar especialistas con sólida formación en los aspectos de seguridad radiológica.

PERFIL DEL GRADUADO

El egresado en esta maestría será capaz de:

 Resolver problemas de caracterización de materiales usando técnicas basadas en la energía nuclear.
 Utilizar la instrumentación para la detección de la radiación ionizante y de neutrones
 Monitoriar y aplicar los principios básicos de la protección radiológica
 Aplicar la radiación ionizante para la protección y/o modificación de materiales a fin de lograr nuevas variedades de utilidad tecnológica

GRADO

Maestro en Ciencias, mención en Energía Nuclear, que se obtiene después de aprobar los cursos y sustentar y aprobar la Tesis.

DURACIÓN

Cuatro semestres académicos.

PLAN DE ESTUDIOS

CURSOS OBLIGATORIOS

PRIMER SEMESTRE

SEGUNDO SEMESTRE

TERCER SEMESTRE

CUARTO SEMESTRE

CURSOS ELECTIVOS

REQUISITOS PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO

Se requiere la aprobación de treinta y seis (36) créditos en cursos obligatorios, incluyendo los seminarios de tesis, y nueve (09) créditos en cursos electivos.

LUGAR

Las clases se dictarán en las instalaciones del Centro Nuclear de Huarangal, en la Universidad Nacional de Ingeniería y en el Centro Superior de Estudios Nucleares (CSEN) del IPEN.

Se hará uso de los laboratorios del Centro Nuclear de Huarangal y se harán visitas a instalaciones que usan radiaciones, cuando sea necesario.

DOCENTES

Dr. Modesto Montoya Zavaleta
Dr. Walter Estrada
Dr. Juan Rodríguez
Dr. José Solis
Dr. Julio Santiago
Dr. Agustín Zúñiga Gamarra
Dr. Aurelio Arbildo López
Dr. Heriberto Sanchez
M. Sc. Jorge Condori
M. Sc. Susana Gonzalez Villalobos
M. Sc. José Osores Rebaza
M. Sc. Mario Mallaupoma
M. Sc. Fidel Jara
M.Sc. Eduardo Montoya
M.Sc. Ever Cifuentes
M.Sc. Alcides López

De apoyo:

Biol. Marco Espinoza Zevallos
Ing. Renán Ramírez Quijada
Ing. Eduardo Medina Gironzini
Ing. Régulo Visurraga
Ing. Carlos Gayoso
Ing. Oscar Baltuano
Ing. Paula Olivera
Ing. Carlos Sebastián

CONTENIDO DE LOS CURSOS

Cursos Obligatorios

MEN601 FISICA NUCLEAR Y DOSIMETRÍA DE RADIACIONES

Objetivo: En este curso se desarrollan los principios básicos de los fenómenos nucleares y la física de los neutrones, así como los efectos de la radiación en la materia orgánica.

Contenido:

1. Estructura atómica.
Naturaleza atómica de la materia. Teorías. Naturaleza del átomo. Características. Número atómico y número de masa; nucleidos; isótopos; tabla de nucleidos. Materia; sustancia; átomo; molécula; peso atómico; masa atómica.

2. Propiedades nucleares
Radio nuclear. Distribución de carga nuclear. Distribución de masa nuclear. Masa y abundancia nuclear. Energía de ligadura. Momento angular nuclear y paridad. Momento electromagnético nuclear. Estados nucleares excitados.
La fuerza entre nucleones
El deuterón. Dispersión nucleón-nucleón. Características de la fuerza nuclear. El modelo de la fuerza de intercambio

3. Modelos nucleares
Modelo de capas. Potencial en el modelo de capas. Potencial espín-órbita. Nucleones de valencia. Emparejamiento de nucleones y modelos colectivos. Vibraciones nucleares. Rotaciones nucleares.

4. Radiactividad.
Ley de decaimiento radiactivo. Teoría cuántica en radiactividad. Activación y decaimiento. Tipos de radiactividad: radiactividad alfa, beta y gamma, fisión espontánea, emisión de nucleones. Vidas medias parciales. Radiactividad natural. Datación nuclear. Unidades de radiactividad. Decaimiento alfa. Repulsión coulombiana. Emisión cuántica. Momento angular y paridad en decaimiento alfa. Espectrometría alfa. Decaimiento beta. Energía liberada en el decaimiento beta. Teoría de Fermi del decaimiento beta. Reglas de selección de momento angular y paridad. Física del neutrino. Emisión beta-nucleón retardado. No conservación de la paridad. Decaimiento gamma. Energética del decaimiento gamma. Radiación electromagnética clásica. Transición cuántica. Reglas de selección de momento angular. Mediciones de distribución angular y polarización. Conversión interna. Tiempos de vida de la emisión gamma. Espectrometría gamma. Fluorescencia de resonancia nuclear y efecto Mössbauer.

5. Física neutrónica
Fuentes de neutrones. Absorción y moderación de neutrones. Secciones eficaces y reacciones neutrónicas. Captura neutrónica. Difracción de neutrones.

6. Fisión Nuclear
Barreras de fisión. Dinámica de la fisión. Distribución de carga, masa y energía cinética. Estructura fina en la distribución de masas. Distribución de energía cinética. Efectos de la emisión de neutrones.
7. Unidades y Cantidades Dosimétricas.
Frenamiento., fluencia; Kerma; dosis absorbida; relación de dosis absorbida; energía de transferencia lineal; dosis equivalente; dosis equivalente ambiental, dosis efectiva; factor de radiación en tejidos. Transferencia de energía de un haz de radiación al medio irradiado.

8. Interacción de la radiación con la materia.
Conceptos generales; ionización; excitación; ionización específica; frenamiento; transferencia lineal de energía; interacción de la radiación directamente ionizante; interacción de ondas electromagnéticas: efectos fotoeléctricos; Compton y formación de pares; coeficientes de atenuación; hemiespesor y deciespesor; coeficiente másico de absorción; factor de “build-up”. Interacción de los neutrones con la materia.

9. Cálculos y medidas dosimétricas
Relación entre fluencia, kerma y dosis absorbida; cálculos del kerma y dosis absorbida; fuentes puntuales; fuentes planas y volumen de fuentes; absorción y dispersión en aire y en el cuerpo; atenuación de radiación primaria e incremento de radiación secundaria.
Evaluación de dosis externa. Dosimetría de fuentes externas. Cálculos.
Evaluación de dosis interna. Cálculos.

10. Principios de Detección de la Radiación y Medición. Emulsiones fotográficas, Detectores termoluminiscentes, Dosimetría InLight. Detectores de huella nuclear, Detectores de neutrones

Bibliografía

1. H. Cember, “Introduction to health Physics”, Pergamon Press, 1987
2. R. B. Firestone, C. M. Baglin. “Table of Isotopes” Wiley, 1998
3. Eisberg, R, “Fundamentos de Física Moderna” 1974
4. Kaplan, “Fisica Nuclear”, 1970
5. Leite Lopes, J., “Fundamentos de Física Atómica”, 1978
6. Burcham, W.E, “Física Nuclear”, 1974
7. Selman, J., “The Fundamentals of X-ray and Radium Physics”, 1980
8. Marion, J. ; Hornyak, W., “Principles of Physics”, 1984
9. ATTIX, F.H. ; “Introduction to radiological physics and radiation dosimetry”. 1986
10. ROHLOFF, F. ; HEINZELMANN, M. “Calculation of Dose Rates for Skin Contamination by Beta Radiation” Rad. Prot. Dos.V(14), 4.1986.
11. G.T. Knoll “Radiation detection and measurements”, Willey, NY. 1989
12. IAEA, “Determination of absorbed dose in photon and electron beams”. 1993
13. ICRU 51, “Quantities and units in radiation protection dosimetry”. 1993
14. ICRU 60, “Fundamental quantities and units for ionizing radiation”. 1998

MEN602 MATEMÁTICAS APLICADAS

Objetivo:

a) Dar a conocer el uso de métodos computacionales y numéricos en la solución de problemas relacionados con materiales y biología.
b) Discutir los fundamentos y las aplicaciones del método de dinámica molecular y Monte Carlo.
c) Introducción al modelaje y simulación de materiales.

Contenido

1. Introducción a SciLab.
2. Solución numérica de ecuaciones no lineales.
3. Algebra lineal :
Operaciones con matrices.
Solución de sistema de ecuaciones.
Problema de valores propios y funciones propias
4. Análisis de datos :
Técnicas de ajuste de curvas, interpolación y extrapolación
5. Integración numérica mediante cuadraturas .
6. Solución numérica de las Ecuaciones Diferenciales Ordinarias :
Problemas con valor inicial
Algoritmos numéricos
Problemas de estabilidad y convergencia
7. Introducción al método de dinámica molecular :
Potenciales de interacción para metales, cerámicos y compuestos orgánicos
Metodología de simulación con Dinámica Molecular
Simulación de metales (solidificación, formación de vacancias, difusión)
Modelaje y simulación de nanopartículas
8. Método Monte Carlo y sus aplicaciones :
Generación de NA y variables con función de distribución dada.
Integración numérica con el método MC y análisis de errores.
Modelos del caminante aleatorio aplicados a problemas de difusión y polímeros
Problema de transporte de neutrones.
Crecimiento fuera de equilibrio. Agregación limitada por difusión.
Modelo de Ising y el algoritmo de Metrópolis aplicado al estudio de transiciones de fases en aleaciones.
Fractales, dimensión fractal, procesos fractales de crecimiento, fractales y caos

Bibliografía

1. S.Nakamura, Métodos numéricos y visualización gráfica
2. H.Gould and J. Tobochnick, Introduction to computer simulations methods
3. Allen and Tildesley, Computer simulation of liquids
4. D. Frenkel, B. Smit. Understanding Molecular Simulations
5. A. Caro, C.Sepúlveda. Fundamentos de Scilab y aplicaciones
6. Manual de Scilab. http://www.scilab.org

MEN603 FISICOQUÍMICA

Objetivo:
En este curso se dará una visión panorámica de los compuestos orgánicos e inorgánicos más importantes y de sus propiedades termodinámicas, químicas y físicas. Se dará igualmente las bases para su caracterización por técnicas espectroscópicas.

Contenido:

1. Conceptos de Termodinámica: primera y segunda Ley

2. Potenciales termodinámicos: entalpía, función de Gibbs, función de Helmholtz

3. Cambios de fase: primer y segundo orden, ecuación de Clausius Clapeyron, ecuación de Erhenfest, potencial químico.

4. Estabilidad de las fases y transformaciones de fases en materiales.

5. Compuestos orgánicos e inorgánicos: propiedades químicas y físicas

6. Espectroscopias: infrarroja, Raman, UV-Visible, resonancia magnética nuclear, resonancia de espín del electrón.

7. Catálisis homogénea y heterogénea

8. Macromoléculas

Bibliografía
a) Fisicoquímica. P. W. Atkins,
b) Química Analítica. Skoog, Leary
c) Química Orgánica. Mc Murry
d) Química Inorgánica. P.W. Atkins

MEN604 USO DE LOS RADIOISÓTOPOS Y PROTECCIÓN RADIOLÓGICA

Objetivo: Desarrollo de los conceptos básicos en la elaboración y utilización de los radioisótopos, y los efectos de la radiación en los seres vivos.
Contenido:
1. Producción de radioisótopos. Reacciones nucleares. La sección eficaz. El reactor nuclear. Aceleradores de partículas cargadas. Trazadores y moléculas marcadas. Métodos de producción de radioisótopos a escala industrial. Producción de algunos radioisótopos mas importantes.
2. Empleo de los radioisótopos en distintos campos. Los radiofármacos: producción y aplicaciones generales. Criterios para el análisis de su pureza. Métodos de control de pureza. Radiofarmacología: nociones.
3. Radioisótopos e imágenes. Uso de los radioisótopos en diagnóstico y terapia. Radiofármacos de uso médico. Medicina Nuclear y Radioinmunoanálisis.
4. Uso de los radioisótopos en la industria y en la agricultura. Irradiación de productos médicos y alimentos. Otros usos: arqueología, tratamiento de aguas residuales, control ambiental, etc.
5. Efectos biológicos de las radiaciones. Conceptos generales: célula, genética elemental, biología humana. Efectos en las células; características; radiosensibilidad; teorías que explican el daño. Radiobiología básica. Efectos en los tejidos; variación de la respuesta con la dosis y la intensidad de la dosis. Efectos en el hombre; definición de riesgo y comparación de radiación con los otros riesgos de la vida; efectos somáticos y genéticos; probabilidad de incidencia con distintos efectos (cáncer, leucemia, etc.).

6. Introducción a la protección radiológica. Magnitudes y unidades utilizadas.

7. El sistema de protección radiológica para prácticas propuestas y continuas. Justificación de la práctica. Optimización de la protección con ejemplos. Límites de dosis individuales. Restricciones de dosis para trabajadores y miembros del público. Control de la exposición ocupacional. El control de las exposiciones médicas. El control de la exposición del público. Exposiciones potenciales. Sistema de protección para la intervención. Fundamentos de la protección radiológica en intervenciones.

8. Protección radiológica ocupacional. Organización y gestión. Métodos de protección. Características de seguridad del diseño de la instalación y del equipo. Controles administrativos y de procedimiento. Capacitación. Vigilancia radiológica. Exposición a fuentes naturales de radiación. Cultura de seguridad. Estudio del caso particular de una práctica.

9. Aspectos operacionales de la protección radiológica. Técnicas de protección contra la irradiación externa e interna. Responsabilidades. Condiciones de trabajo. Clasificación de áreas de trabajo. Equipo de protección personal. Registros. Circunstancias especiales.
10. Aspectos tecnológicos de la protección radiológica. Cálculo de blindajes. Diseño. Plan de emergencia. Almacenamiento de equipos y fuentes.

11. Gestión de desechos radiactivos. Definiciones. Criterios. Origen de los desechos. Fases de la gestión de desechos. Exenciones. Tratamiento de fuentes en desuso.

12. Transporte de material radiactivo. Conceptos generales. Tipos de bultos. Disposiciones administrativas. Requisitos complementarios.

13. Situaciones anormales y actuación en emergencias. Reconstrucción de accidentes; evaluación dosimétrica; informes. Principales accidentes ocurridos. Lecciones aprendidas.

14. Aspectos prácticos: Empleo de los conceptos de distancia y tiempo. Utilización de blindajes. Uso y calibración de monitores portátiles. Radiación dispersa. Verificación de fugas de material radiactivo – contaminación. Procedimientos operativos (zonificación, señalización, etc.). Verificación de condiciones de seguridad del equipo. Mantenimiento de equipos, accesorios e instrumental; inspección periódica. Procedimientos de emergencia (sobreexposiciones, mal funcionamiento de equipos y accesorios, daño de fuentes, pérdida y robo de fuentes, recuperación de fuentes, etc.). Almacenamiento de equipos. Confección de registros del movimiento de fuentes y equipos.

15. Protección radiológica en las diversas aplicaciones (médicas, industriales e investigación). Aspectos generales. Aspectos regulatorios de la protección radiológica.

Bibliografía:
1. S. Glasstone. Ingeniería de reactores. (1981)
2. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY. “Industrial application of radioisotopes and radiation technology”. Proceedings Series, IAEA, Vienna (1975)
3. Agustín Tanarro “Radiaciones ionizantes”, JEN (1986)
INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY. Publicaciones relacionadas con los temas específicos del curso, período 1998-2001.
4. Benedict, M. ; Pigford, T. ; Levi, H.. ”Nuclear Chemical Engineering” . 1981
SEPR “ICRP-60 Recomendaciones 1990 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica”. Madrid (1995).
5. Ortega, X. “Radiaciones Ionizantes. Utilización y riesgos”. Barcelona (1996).
6. ORGANISMO INTERNACIONAL DE ENERGÍA ATÓMICA. “Normas Básicas Internacionales de Seguridad para la Protección contra la Radiación Ionizante y para la Seguridad de las Fuentes de Radiación”. Colección Seguridad No.115, OIEA, Viena (1997).
7. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY. “Organization and Implementation of a National Regulatory Infrastructure governing Protection against Ionizing Radiation and the Safety of Radiation Sources”. IAEA-TECDOC-1067, Vienna (1999).
8. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY. “Recommendation for the Safe Use and Regulation of Radiation Sources in Industry, Medicine, Research and Teaching”. Safety Series No. 102, IAEA, Vienna (1990).
9. INTERNACIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY. “Safety assessment plans for authorization and inspection of radiation sources” . IAEA TECDOC 1113, Vienna (1999).
10. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY. “Emergency Planning and Preparedness for Accidents Involving Radiactive Materials Used in Medicine, Industry, Research and Teaching”. Safety Series No.91, IAEA, Vienna (1989).
11. ORGANISMO INTERNACIONAL DE ENERGIA ATÓMICA. Manual Practico de Seguridad Radiológica. Manuales sobre Gammagrafía Industrial, Medidores Nucleónicos, Irradiadores, OIEA, Viena (1994).
MEN605 INSTRUMENTACION NUCLEAR
Objetivo:

Introducir los conceptos de instrumentación de modo general, resaltando la instrumentación nuclear y su electrónica asociada.
Desarrollar los conceptos de la teoría de control
Desarrollar los conceptos de control por computadora.

Contenido:
1. Sensores. Transductores. Actuadores. (4horas)
2. Amplificadores operacionales (8 horas)
Circuitos ideal de los Amplificadores Operacionales
Polarizacion, desviaciones y deriva
Amplifiadores diferencial, de instrumentacion y puente
Filtros activos
3. Introduccion a la instrumentacion nuclear. (4horas)
La instrumentación nuclear como sistema.
Las radiaciones – características y modos de interacciones con la materia.
Introduccion a a algunos tipos de detectores.
Introducción a los circuitos de tratamiento.
4. Detectores de radiaciones (6horas)
Cámaras de ionización en modo corriente y modo pulso .
Contadores proporcionales.
Contadores Geiger-Muller
Detectores de Centelleo
Detectores de Semiconductor
5. Electrometros (2horas)
6. Instrumentos para conteo de pulsos e instrumentos para espectrometria. (4hora)
7. Cables y conectores coaxiales. Normas NIM (2horas)
8. Conversores A/D y D/A (2horas )
9. Fundamentos de adquisición de datos (2horas )
10. Introducción a los Sistemas de Control Continuo y Discreto. Definiciones Básicas. Modelamiento Matemático. Ecuaciones Diferenciales. Ecuaciones de Salida (4horas )
11. Sistemas de Lazo Abierto y de Lazo Cerrado. Realimentación. Efectos de la Realimentación. Sensibilidad, Ancho de Banda, Estabilidad. Respuesta Transitoria y Estacionaria (4horas )
12. Comunicación Digital. Introducción. Modelo de referencia OSI. Redes locales industriales. Topología de redes LAN. Nivel Fisico de la red. Enlaces estandar (4horas )
13. Introdución al tratamiento de imágenes usando el matlab. (6horas)
Introducción
Fundamentos
Transformaciones de intensidad y filtrado espacial
Procesamiento en el dominio de la frecuencia
Bibliografía
 BALCELLS J. y ROMERAL J.L. Autómatas programables, Alfaomega 1998
 COUGHLIN R. y DRISCOLL F. Circuitos integrados lineales y amplificadores operacionales, PrenticeHall, 1987
 KEITHLEY. Low Level Measurements, 5th edition
 SINDERMAN J. Instrumentación Nuclear, CSEN, Perú
 TANARRO A. Instrumentación Nuclear, JEN, España, 1970
 KNOLL G., Radiation Detection and Measurement, 1989
 TIETZE U. SCHENK CH. Circuitos electronicos avanzados –Marcombo 1983
 GOMARIZ S. Teoria de Control – Diseño Electronico- Alfaomega 1999
 GONZALES R., WOODS R. y EDDINS S. Digital Image Processing using Matlab – Pearson Education

MEN606 CIENCIA DE MATERIALES

Objetivo: Estudiar las propiedades básicas de los materiales, correlacionando las características moleculares y microestructurales con las características y propiedades macroscópicas.

Contenido:

1. Introducción

2. Estructura Atómica y Tipos de enlace.

3. Estructura Cristalina de sólidos

4. Imperfecciones en sólidos

5. Difusión
6. Propiedades Mecánicas de Metales

7. Dislocación, endurecimiento y fallas de los sistemas mecánicos

8. Transformaciones de fase en metales, aleaciones y procesamiento

9. Estructuras, propiedades aplicaciones y procesamiento de cerámicos

10. Estructuras polimétricas y compositos: aplicaciones y procesamiento

11. Corrosión y degradación
12. Propiedades eléctricas y térmicas de materiales

13. Propiedades ópticas y magnéticas de materiales

14. Nanomateriales

Bibliografía
• Ciencia e Ingeniería de los Materiales. William D. Callister, Jr..Reverté. 1995
• Introducción a la Ciencia de Materiales para Ingenieros. 4ª Ed. JF Shackelford. Prentice-Hall, Madrid, 1998.
• Ingeniería de los Materiales. V.B. Jhon. Addison-Wesley Iberoamericana. 1994.
• Naturaleza y propiedades de los materiales para ingeneiría. Zbigniew D. Jastrzebski,. Interamercana. 1979.
• Ciencia e Ingeniería de Materiales. D. Askeland. International Thomson Editores.

CURSOS ELECTIVOS

MEN701 NANOMATERIALES

Objetivos:

a) Discutir los diferentes métodos de obtención y síntesis de nanomateriales y nanoestructuras;
b) Conocer los principio y métodos de caracterización de los nanomateriales;
c) Evaluar los efectos del nanoestructurado sobre las propiedades de los materiales.

Contenido:

1. Técnicas de obtención de los nanomateriales
2. Nanopartículas, nanohilos, nanotubos
3. Microscopía de fuerza atómica
4. Microscopía de barrido de tunelamiento
5. Dispersión de rayos -X y neutrones a bajo ángulo
6. Microscopía Electrónica de Transmisión
7. Modelamiento y simulación atomística de las nanoestructuras
8. Estructura electrónica de los nanomateriales.
9. Materiales compuestos nanoestructurados
10.Absorción en materiales nanoporosos
11.Catálisis en materiales nanoporosos
12.Propiedades ópticas de los nanomateriales
13. Propiedades mecánicas de los nanomateriales

Bibliografía

1. Nanostructured Materials, ed. Jackie Ying. Academic Press (2001).

MEN702 POLÍMEROS

Objetivo: Desarrollar los conceptos básicos necesarios para predecir las propiedades de los materiales poliméricos en función de la estructura de los monómeros y del método de polimerización.

Contenido:

1. Conceptos generales

2. Tipos de Polímeros: Lineales y ramificados. Sintéticos, naturales, biológicos, inorgánicos.

3. Métodos de polimerización: por radicales libres, con la ayuda de metales de transición, por apertura de ciclos. Uso de macromonómeros. Termodinámica y cinética de polimerización

4. Propiedades químicas y físicas: Interacciones entre cadenas. Grado de polimerización, distribución de la masa molar, cristalinidad. Tg, Tm. Polímeros en solución (reología). Propiedades térmicas, mecánicas. Propiedades conductoras.

5. Caracterización de polímeros: Determinación de la estructura por técnicas espectroscópicas (RMN, IR, Raman) y microscopía. Determinación del peso molecular.

6. Procesamiento de polímeros: Fibras poliméricas. Reforzamiento por introducción de cargas inorgánicas o vegetales. Comportamiento de polímeros fundidos. Recubrimiento de superficies.

7. Procesamiento por radiación de polímeros: Efecto de la radiación gamma en polímeros sintéticos y naturales.

8. Degradación y estabilización de polímeros: Degradación térmica, fotoquímica y química. Influencia en las propiedades de los polímeros. Estabilizadotes UV y térmicos.

9. Aplicaciones avanzadas de polímeros: Polímeros en electrónica y fotónica.

Bibliografía:

1. Polymer Science and Technology, 2/E, Prentice Hall, 2003
2. Seymour, Carraher; Polymer Chemistry, 6th Edition, CRC, 2003
3. Areyzaga J., Polímeros, ED. Síntesis, 2002
4. L. Garrido, L. Ibarra y C. Marco, Ciencia y Tecnología de Materiales Poliméricos, ICTP-CSIC, 2004

MEN703 BIOLOGIA MOLECULAR

Objetivo: Que el alumno adquiera los conocimientos básicos de la biología molecular para una mejor comprensión de los procesos vitales que ocurren en los seres vivos en general y en especial del ser humano.

Contenido:

1. Conceptos generales de Biología celular
Célula unidad estructural y funcional. Organización y tamaño celular. Caso especial: virus y priones. Células procariotas y células eucariotas. Un viaje fascinante: de la membrana al núcleo celular. Pared celular, citoesqueleto, corpúsculos polares, matriz celular. Organelas subcelulares: mitocondrias las centrales de energía. Modificaciones post traduccionales: los retículos y el complejo de Golgi. Digestión celular: lisosomas, plastidios, vacuolas. Núcleo celular: el gobierno central, cromatina y cromosomas.

2. Herencia y Genética
Un poco de historia: Mendel y las arvejitas, Darwin y los pinzones de las Galápagos, Morgan y las mosquitas del vinagre, otros modelos de herencia. El principio transformador. El DNA como material genético. Modelo Watson-Crick. Mutación. División celular: mitosis, meiosis. El desciframiento del código genético. Replicación génica: errores y mecanismos de reparación.

3. Conceptos generales de Biología Molecular
Del DNA a las proteínas. El RNA, síntesis y procesamiento (trascripción). Lectura del código genético (traducción) e interpretación en proteínas. El DNA como material genético. Sistemas de restricción y modificación bacterianos, endonucleasas de restricción. Bases de la replicación del DNA. Elementos extra cromosómicos: plásmidos, cósmidos, transposones. Regulación génica: modelo del operón lactosa. Elementos reguladores: promotores, enhancers

4. Técnicas moleculares
Electroforesis de ácidos nucleicos y proteínas. Secuenciamiento del DNA y proteínas. Reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Clonación. Hibridación de ácidos nucleicos. Vectores de expresión procariotas y purificación de proteínas recombinantes. Bibliotecas de cDNA.

5. Aplicaciones de la Biología Molecular
Medicina e industria farmacéutica: pruebas de diagnóstico de enfermedades, prueba de la paternidad, drogas sintéticas, vacunas recombinantes, anticuerpos monoclonales, investigación traslacional. Agricultura y ganadería: genotipificación y mejoramiento genético de variedades domésticas. Transgénicos: organismos modificados genéticamente (OGM). Dudas y especulaciones acerca de la biología molecular. Legislación sobre patentes y bioética

Bibliografía

1. Lehninger . 2005. Principios de Bioquímica. Ed. Omega. 4ta Ed.
2. Lodish. 2004. Biología celular y molecular

MEN704 TÉCNICAS ANALÍTICAS

Objetivo: que el alumno adquiera los conocimientos básicos (principios y métodos) de cuantificación de elementos atómicos en los materiales; es de naturaleza teórica -práctica y esta dirigido a los alumnos de la maestría de Energía Nuclear con orientación a materiales.

Contenido:

1. Fluorescencia por rayos X (FRX)
Producción de Rayos X. Espectros de Rayos X. Absorción de Rayos X: Efecto Compton.- Eficiencia de la fluorescencia: Efecto Auger. Intensidad de líneas características. Instrumentación en fluorescencia de Rayos X. Preparación de la muestra en fluorescencia de Rayos X. Fundamentos del análisis cualitativo por fluorescencia de Rayos X. Evaluación de espectros, Análisis cuantitativo. Métodos de calculo. Limites de detección, Cálculos de Incertidumbres. Practica de laboratorio.

2. Análisis por activación neutrónica instrumental (AAN)
Fundamentos teóricos. Reactores Análisis y otras fuentes de neutrones. Preparación de muestras y patrones. Mediciones. Separaciones químicas. Espectrometría gamma. Análisis cuantitativo. Métodos de calculo, Límites de detección, Calculo de incertidumbres. Limitaciones. Practica de laboratorio.

3. Emisión Atómica (ICP)
Fundamentos teóricos, instrumentación, Preparación y Tratamiento de muestras, Interferencias, fuentes de error y soluciones. Practica de laboratorio.

4. Absorción Atómica:
Fundamentos teóricos, Componentes de un equipo de absorción atómica, Alcances de la técnica en diferentes aplicaciones, Métodos de preparación de muestras, Tratamiento de datos y emisión de resultados, Ventajas, Limitaciones. Practica de laboratorio.

Bibliografía
1. Ehmann, W. And Vance, Diane “Radiochemistry and Nuclear Methods of Analysis”, John Wiley and Sons Inc., 1991.
2. Heinrich, K. “Nuclear and Radiochemistry Fundamentals and Applications”, VCH Publishers, 1997.
3. Skoog, D.A., Holler, F.J. y Nieman, T.A. "Principios de Análisis Instrumental", 5a. Edición. McGraw-Hill, 2001.
4. Skoog, D.A., y Leary, J.J. "Análisis Instrumental", 4a. Edición. McGraw-Hill, 1994.
5. Willard, H.H.; Merritt, L.L., y Dean, J.A. "Métodos Instrumentales de Análisis", 7ª. edición. Grupo Editorial Iberoamérica, 1991.
6. Van Grieken, R.E. and Markowicz, A. A. “Handbook of X-Ray Spectrometry” M. Dekker, Inc. (1993)

MEN705 PROTECCIÓN RADIOLÓGICA (AVANZADO)

Objetivo: Dar los elementos básicos de la protección radiológica

Contenido:

1. El papel de las organizaciones internacionales de protección radiológica: ICRP, CIUMR, OIEA, UNSCEAR, OIT, OMS, OPS, FAO y AEN/OCDE.

2. Infraestructura Reguladora. Necesidad de un programa regulador. Legislación. Elementos esenciales y conceptos. Autoridad reguladora. Funciones y responsabilidades. Independencia efectiva, recursos y estructura organizativa.

3. Elementos Básicos de un Programa Regulador. Financiamiento. Reglamento de seguridad y protección radiológica. Alcance. Conceptos de exclusión, exención y dispensa.

4. Requerimientos técnicos y de gestión. Estructura de los reglamentos. Modelos.
Notificación sobre la posesión y uso de las fuentes de radiación. Responsabilidades y procedimientos. Caracterización de las fuentes de radiación.

5. Autorización sobre la posesión y uso de fuentes de radiación. Categorización de las fuentes de radiación. Criterios para la inscripción en registro y concesión de licencia. Evaluación reguladora. Contenido de la licencia. Duración

6. Inspección. El inspector: poderes, responsabilidades, y relación con la persona jurídica. Comportamiento del inspector. Objetivos de la inspección. Prioridades y frecuencia de las inspecciones. Preparación, conducción e informe de la inspección. Contenido del informe. Indicadores de desempeño.

7. Coerción. Política coercitiva. Procedimientos.
Respuesta a las emergencias. Funciones de la autoridad reguladora en el plan nacional de respuesta a las emergencias. Procedimientos. Personal de la autoridad reguladora.
Investigación y seguimiento. Bases para llevar a cabo una investigación. Papel de la autoridad reguladora. Causas y lecciones aprendidas. Documentación, difusión de la información y seguimiento

8. Personal y entrenamiento. Identificación del tipo de entrenamiento y habilidades requeridas. Uso de consultores y comités asesores. Desarrollo y uso del plan de personal. Difusión de la información. Procedimientos para la colección de información nacional e internacional. Difusión de información a involucrados.

9. Servicios técnicos. Papel de la acreditación. Coordinación y cooperación. Acuerdos a nivel nacional e internacional. Gestión y Evaluación de la Efectividad de un Programa Regulador Nacional para el Control de las Fuentes de Radiación. Sistema de gestión. Documentación. Criterios de desempeño del programa y de cada elemento del programa regulador. Niveles de evaluación del programa. Recursos necesarios para el programa regulador en base al inventario nacional de fuentes.

10. Normas específicas sobre seguridad y protección radiológica en el uso de radiaciones ionizantes en medicina, industria e investigación (medicina nuclear, radiografía industrial, radioterapia, irradiadores industriales, radiodiagnóstico médico, ...). Requerimientos generales. Programa de Protección Radiológica. Requisitos administrativos. Funciones y responsabilidades del personal de una instalación radiactiva. Experto Calificado. Reglas locales. Educación y entrenamiento.
Requisitos de seguridad. Requisitos de diseño de la fuente y equipos. Requisitos de diseño de instalaciones. Almacenamiento de fuentes y equipos. Requisitos operacionales con equipos y en instalaciones.

11. Exposición ocupacional. Clasificación de áreas. Dosimetría personal. Vigilancia radiológica de las áreas de trabajo. Dispositivos de protección radiológica. Investigación y seguimiento. Exposición del público. Desechos radiactivos. Exposición potencial. Evaluación de la seguridad. Garantía de calidad. Seguridad de las fuentes de radiación. Mantenimiento. Emergencias.

Bibliografía:

1. Normas técnicas nacionales del IPEN, 1995 - 2003
2. TECDOC del Organismo Internacional de Energía Atómica sobre normas de seguridad radiológica para diversas prácticas, 2001 – 2003
3. ORGANISMO INTERNACIONAL DE ENERGÍA ATÓMICA. “Normas Básicas Internacionales de Seguridad para la Protección contra la Radiación Ionizante y para la Seguridad de las Fuentes de Radiación”. Colección Seguridad No.115, OIEA, Viena (1997).
4. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY. “Organization and Implementation of a National Regulatory Infrastructure governing Protection against Ionizing Radiation and the Safety of Radiation Sources”. IAEA-TECDOC-1067, Vienna (1999).
5. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY. “Recommendation for the Safe Use and Regulation of Radiation Sources in Industry, Medicine, Research and Teaching”. Safety Series No. 102, IAEA, Vienna (1990).
6. INTERNACIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY. “Safety assessment plans for authorization and inspection of radiation sources” . IAEA TECDOC 1113, Vienna (1999).
7. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY. “Emergency Planning and Preparedness for Accidents Involving Radiactive Materials Used in Medicine, Industry, Research and Teaching”. Safety Series No.91, IAEA, Vienna (1989).

MEN706 RADIOTRAZADORES Y SISTEMAS DE CONTROL NUCLEÓNICO

Objetivos: Aplicaciones de los radiotrazadores para el control de parámetros en los sistemas físicos y sus aplicaciones en la industria.

Contenido:

1. Generalidades, importancia en la industria y medioambiente. Perspectivas futuras. Importancia de los isótopos y las radiaciones en la solución de problemas ambientales. Criterios de seguridad.

2. Principios de técnicas de trazadores. Concepto de trazador, tipos de trazadores, selección de las técnicas de trazadores. Técnicas de inyección, detección de muestreo, equipamiento y adquisición de datos, evaluación. Riesgos asociados fundamentos sobre la preparación, fraccionamiento y manipuleo de trazadores.

3. Aplicaciones de las técnicas de trazadores. Aplicaciones en flujo de fluidos, determinación de velocidades, flujos volumétricos y másicos, determinación de distribuciones de tiempos de residencia, eficiencias de mezclado, localización de fugas en tuberías y equipamientos, estudios de dispersión de contaminantes vertidos al medio ambiente, evaluación y optimización de operaciones industriales minero-metalúrgicas, petroleras, químicas, etc. Evaluaciones hidrogeológicas en minería e importancia ambiental. Evaluación de parámetros hidrodinámicas. Casos de relaves y gases de chimenea vertidos al medio ambiente y evaluaciones de su impacto ambiental utilizando tecnología nuclear.

4. Principios de los sistemas de Control Nucleónico. Fuentes selladas de radiación, tipos de fuentes, configuraciones, manipulación y mantenimiento.

5. Aplicaciones de las Fuentes de Radiación. Sistemas de Control Nucleónico en la Industria Minero-Metalúrgica. Medidores de nivel, densidad, espesor, concentración de partículas, sedimentos depositados o en suspensión, humedad, etc. Analizadores nucleónicos en línea. Evaluaciones ambientales.
Aspectos de seguridad radiológica en el uso de trazadores y medidores nucleónicos.

6. Casos de Estudio:
En la Industria Minera: estudios de tiempos de residencia en hornos, estudios de mezcla en sistemas de homogenización, etc. Evaluación de plantas de lixiviación, mediciones de eficiencia de molinos en la industria minera, cuantificación de fugas y evaluación de tiempos de residencia en molinos centrífugos en la minería del oro. Evaluaciones ambientales. Caracterización de flujos en de flotación y columnas de lixiviación. Evaluaciones ambientales. Determinaciones de niveles en: tanque esféricos de Gas Licuado de Petróleo, Reactores de Presión múltiples paredes y en recipientes diversos de la industria química y metalúrgica, recubrimiento de productos laminadas, etc. Impacto ambiental. Analizadores de contenido de cenizas en carbón. Estudios de transporte de sedimentos utilizando fuentes selladas.
En la Industria Petrolera y Petroquímica: Evaluación de columnas de destilación utilizando perfilajes gamma y neutrónicos, optimización de las labores de recuperación secundaria en la producción de petróleo y mejora del fracturamiento hidráulico en la estimulación de la producción petrolera.

7. Aplicaciones ambientales de la irradiación. Tratamiento de gases de combustión. Vulcanización por irradiación. Determinación de zonas de infiltración en diques y efecto en el medio ambiente, aplicaciones ambientales de procesamiento de polímeros. Criterios de contaminación del aire urbano. Contaminación de litorales.

Bibliografía
1. Valkovic, V.”Tracer Element Analysis”. (1975)
2. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY. Isotope Tracer Studies of Chemical Residues in Food and the Agricultural Environment. (1974)
3. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY. Consultants Meeting on Isotopes of Noble Gases as Tracers in Environmental Studies. Vienna. (1989).
4. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY Isotopes of Noble Gases as Tracers in Environmental Studies (1992)
5. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY. Technical Reports Series No. 316. Guidebook on Radioisotope Tracers in Industry (1990).
6. Cameron, J.F.; Clayton, C.G. “Instrumentos Nucleónicos”. (1975)