Se propone estudiar sistemas que se destacan como materiales inteligentes y multifuncionales, de gran interés tanto para la investigación básica en física de materiales como para el desarrollo de aplicaciones tecnológicas concretas: aleaciones con memoria de forma térmica (base Cu) y aleaciones con memoria de forma ferromagnética (Ni-Mn-Ga). La clave de este comportamiento es la transformación martensítica (TM) que experimentan cuando se enfría el material. Estas aleaciones recuperan su forma macroscópica cuando son calentadas por encima de la TM (base Cu) o cuando se les aplica un campo magnético por debajo de la TM (Ni-Mn-Ga). La fase de alta temperatura también se puede transformar martensíticamente mediante una tensión mecánica dando origen al efecto pseudoelástico (deformación reversible con histéresis). Se encarará la realización de ensayos termomecánicos en forma conjunta con resistometría eléctrica en monocristales de aleaciones base Cu. Esto va a permitir analizar la TM inducida por la aplicación de fuerzas en tracción a temperatura constante o por la variación de temperatura a carga constante. De esta forma se espera estudiar la influencia del cambio de fase y de la presencia de las interfaces en la señal medida y en las características de la transición. El envejecimiento del material en la fase de baja temperatura produce un aumento de las temperaturas de transformación. Se ha intentado inhibir este efecto mediante la incorporación de impurezas, con la idea de hacer menos favorables los caminos de difusión que permiten alterar la configuración atómica. Resultados preliminares indican que esto parece ser posible a temperaturas cercanas a ambiente, pero deja de ser un mecanismo efectivo cuando el material alcanza los 100 °C. Se realizarán más experimentos sobre el tema. Se fabricarán además aleaciones de Ni-Mn-Ga mediante la técnica de colada por succión. Este método permite obtener piezas policristalinas de dimensiones milimétricas y con diferentes geometrías. Se ha encontrado que la capacidad de memoria de forma magnética depende de la microestructura que resulta del proceso de fabricación. Se trabajará con una geometría de forma cilíndrica ((1 a 5) mm de diámetro) y se analizará la microestructura resultante por difracción de rayos X y microscopía electrónica de transmisión. Se relacionará la microestructura con las temperaturas de transformación y las propiedades magnéticas.

Palabra claves: Transformación martensítica, Microestructura, Aleaciones con memoria de forma

Smart and multifunctional material systems, presenting curious properties from a materials science point of view as well as for technological applications, will be studied in the present project. They include Cu-based temperature-driven and Ni-Mn-Ga ferromagnetic-driven shape memory alloys. The key factor in these materials is a martensitic transformation (MT) that appears on cooling. They recover their macroscopic shape when heated above the MT temperatures (Cu based) or by the application of a magnetic field below the MT temperatures (Ni-Mn-Ga). The MT of the high temperature phase can also be stress-induced, giving rise to the pseudoelasticity (a reversible deformation with hysteresis). Thermomechanical tests will be performed on single crystals of Cu-based alloys with simultaneous measurements of the electrical resistance. The stress-induced MT at constant temperature and the temperature-induced MT at constant load will be analyzed. This will allow to study the influence of the amount of transformation and the presence of interfaces on the measurements and the particular features of the transition. The ageing of the low-temperature phase promotes an increase of the MT temperatures. Attempts to inhibit this phenomenon has been made through the addition of impurities, with the aim of interrupting the diffusion paths that are used to alter the atomic configuration. Preliminary results show that this inhibition is possible at room temperature, but fails when the material reaches a temperature of around 100 °C. More experiments are needed to understand this problem. Ni-Mn-Ga alloys will be prepared by means of suction casting. This method provides polycrystalline millimeter-sized pieces with different geometries. It is known that the microstructure resulting from the fabrication process influences the magnetic shape-memory capacity. In the present project the microstructure of cylinders (having diameters of (1 to 5) mm) will be analyzed by X ray diffraction and transmission electron microscopy. In this way the transformation temperatures and the magnetic properties will be associated with the corresponding microstructure.

Keywords: Martensitic transformation, Microstructure, Shape memory alloys

El propósito del proyecto es estudiar sistemas cuánticos forzados fuera de equilibrio mediante potenciales dependientes del tiempo, periódicos o pulsados. El objetivo central es profundizar nuestra comprensión de los fenómenos físicos involucrados en dichos procesos y así contribuir al diseño de nuevos protocolos que permitan la realización de simulaciones y computaciones controladas en dispositivos de estado sólido en escalas nanométricas.

Palabra claves: dispositivos de estado solido, potenciales dependientes del tiempo, control y computación cuánticas

The purpose of the project is to study quantum systems driven by time dependent fields, periodic or pulsed , withthe aim to deepen our understanding of the physical phenomena involved in those processes and contribute to the design of new protocols that enable the realization of simulations and controlled computations in solid state devices at micro and nanometric scales.

Keywords: solid state devices, time dependent protocols, quantum control

En la última década el interés por la espectroscopía de terahertz (THz) ha recibido un auge sin precedentes, impulsado por sus aplicaciones en diversas áreas (medicina, materiales, química, medio ambiente, seguridad, aplicaciones nucleares, etc). El objetivo general del proyecto es generar las herramientas experimentales y teóricas necesarias para una adecuada aplicación de la espectrocopía de THz. En particular, se propone desarrollar un sistema completo de espectroscopía de THz en el dominio temporal mediante el uso de láseres de pulsos ultra-cortos, y aplicarlo al estudio de sistemas de cascada cuántica de THz. Estos últimos, a su vez, pueden ser utilizados como fuentes eficientes y como detectores de THz. Este desarrollo implica no sólo implementar las técnicas experimentales, sino también desarrollar los modelos teóricos y las simulaciones numéricas necesarias para el correcto diseño y la caracterización de estos sistemas de cascada cuántica basados en el confinamiento electrónico. El plan de trabajo propone partir de sistemas relativamente simples (pozos cuánticos únicos), y complejizar progresivamente las estructuras junto con los modelos y las técnicas experimentales

Palabra claves: espectroscopía ultra-rápida en dominio temporal, espectroscopía terahertz, Transiciones ópticas inter-subbanda

During the last years, terahertz (THz) spectroscopy has drawn attention among the scientific community, mainly driven by its potential application in a great variety of disciplines (medicine, material science, analytical chemistry, environmental sciences, national security, nuclear applications, etc.). The general goal of the project is to locally establish experimental and theoretical tools in order to adequately be able to perform THz spectroscopy. In particular, we propose the development of a complete system to perform time-domain terahertz spectroscopy using ultrashort laser pulses, and apply this kind of spectroscopy to study THz quantum cascade systems. The later can ultimately be used as efficient sources and detectors in the THz electromagnetic range. This will imply not only to implement the experimental techniques, but also improve the existing theoretical models and numerical simulations needed to design and characterize this kind of system. The proposal is to start with relatively simple systems (single QW), and gradually increase the structure's complexity.

Keywords: ultrafast time-domain spectroscopy, THz spectroscopy, inter-subband transitions

En el presente proyecto se propone desarrollar sistemas de detección de partículas ionizantes basados en sensores de imágenes construidos en procesos CMOS. El proyecto comprende el desarrollo de electrónica y técnicas de procesamiento tendientes a la detección de diferentes partículas tales como fotones X, gamma, partículas beta y alfa, y iones pesados. Se estudiará la posibilidad de clasificar las partículas incidentes mediante el procesamiento de las trayectorias depositados por las partículas.

Palabra claves: procesamiento de imágenes, sensores CMOS, radiación ionizante

We will develop ionizing particle detection systems based on CMOS image sensors. The project comprises the development of electronics and reading techniques for the detection of different ionizing particles as X-ray photons, gamma photons, beta and alpha particles, and heavy ions. We will investigate the possibility of identifying different particles based on the processing of the spatial distribution of charge deposited by the particles.

Keywords: Image Processing, CMOS Sensors, Ionizing Radiation

Dado que la tendencia mundial es el uso complementario de técnicas deterministas y probabilistas en los análisis de seguridad de reactores, se propone en este proyecto la investigación y el desarrollo de modelos de reactores nucleares de investigación y de potencia para su aplicación en la asistencia y verificación del diseño y licenciamiento regulatorio, para su aplicación en dos proyectos de diseño y construcción llevados adelante por la CNEA: el reactor experimental RA-10 y el reactor prototipo de generación eléctrica CAREM-25. El modelado determinista consiste en representar al sistema de interés bajo condiciones de certeza. En el caso del reactor se resuelven ecuaciones para el modelado hidrodinámico de fluidos (balances de masa, momento y energía para un fluido líquido/vapor y las respectivas ecuaciones constitutivas, entre otras), para las estructuras, la neutrónica del reactor y ecuaciones que representan al sistema de protección y de control. De esta manera se pretende representar la evolución del reactor durante eventos incidentales o accidentales. Para representar la progresión de hipotéticos accidentes severos en el reactor y contención, y sus consecuencias, incluyendo entre otros aspectos la liberación y transporte de radionucleidos, se plantean modelos adicionales que capturan la física asociada, cuya resolución se realiza mediante códigos computacionales.El modelado probabilista estará basado en técnicas de Árboles de Fallas y de Eventos: en el primer caso se modela la confiabilidad de un sistema por medio de combinaciones lógicas de componentes y modelos de falla, mientras que en el segundo se obtienen mediante diferentes combinaciones de fallas y éxitos de sistemas, en un esquema de lógica bivalente, las distintos evoluciones de la panta ante los denominados eventos iniciantes.Estos modelos y las evaluaciones, por otro lado se conjugan en metodologías conocidas como Análisis Probabilista de Seguridad (Niveles 1, 2 y 3), requerida en Argentina para evaluación del grado de seguridad de reactores y su licenciamiento, y la metodología RMPS (Reliability Methods for Passive Safety Functions), utilizada como soporte al diseño para evaluar desde un punto de vista probabilista la confiabilidad de funciones de sistemas de seguridad en base a incertezas de modelado, fabricación, operación, etc.

Palabra claves: seguridad nuclear, modelos deterministas, análisis probabilista de seguridad

Due to the world tendency in the nuclear safety field is the complementary use of deterministic and probabilistic techniques, that is why it is proposed in this project research and development of nuclear research and power reactors models and safety assessment as well, for their application in design support and evaluations and regulatory licensing. The proposed application cases are the research reactor RA-10 and the prototype of the power reactor CAREM25.Deterministic modeling is oriented to represent the system of interest under conditions of certainty. In the case of the reactor in order to simulate the plant evolution during incidental an accidental events, itis achieved by means of computer codes solving, the fluid balance equations of mass, momentum and energy, the respective constitutive equations, the reactor neutron kinetics equations, and the ones to represent the protection and plant controls systems. Other models are use to represent the severe accident progression in the reactor and containment, and its consequences, including models of radionuclide releases and transport among others. Probabilistic modeling will be based on fault and event trees techniques: in the first case, the reliability of the system is represented by means of logical combinations of components and failure modes, while in the second, different combinations of failures and successes of systems are shown, by bivalent logic, to determine the possible evolutions of the plant for the different initiating events.Finally these models and evaluations, are grouped in methodologies known as Probabilistic Safety Assessment (Levels 1, 2 and 3), required in Argentina to address the reactor safety and its licensing, and RMPS (Reliability Methods for Passive Safety Functions), used for design in order to quantify, from a probabilistic point of view, the functional reliability of safety systems functions, base on uncertainties from modeling, fabrication, operation, etc.

Keywords: nuclear safety, deterministic models, probabilistic safety assessment

En este proyecto se pretende estudiar sistemas cuánticos forzados, ie sistemas en presencia de potenciales dependientes del tiempo, ya sea periódicos o pulsados, con el objetivo de profundizar nuestra comprensión de los fenómenos físicos involucrados en esta situación fuera de equilibrio. En particular, se busca contribuir al diseño de nuevos materiales topológicos y cuantificar cómo sus inusuales propiedades se manisfiestan en distintas cantidades físicas (principalmente relacionadas al transporte y la espectroscopía). En este marco, se plantea estudiar la generación de nuevos estados con topologías no triviales a partir de materiales con estructuras de banda correspondiente a electrones de Dirac, así como posibles realizaciones de sistemas/modelos de Materia Condensada en sistemas artificiales formados por, por ejemplo, gases de polaritones en arreglos de cavidades semiconductoras o átomos fríos en trampas ópticas.

Palabra claves: transporte cuántico, sistemas topológicos, sistemas forzados

This project aims to study driven quantum systems, that is, quantum systems in the presence of time dependent potentials, either periodic or pulsed, in order to deepen our understanding of the physical phenomena involved in this out of equilibrium situation. In particular, the project aims to contribute to the design of novel topological materials and quantify how their unusual properties manifest in various observable quantities (mainly transport and spectroscopy). In this context, we plan to study the appearance of new states of matter with nontrivial topologies starting from materials with band structures described by Dirac electrons as well as possible synthetic realizations of Condensed Matter systems/models in artificial systems formed by, for example , cavity polariton gases in semiconductors or cold atoms in optical traps .

Keywords: quantum transport, topological systems, driven systems

Las erupciones volcánicas son reconocidas fuentes de elementos potencialmente tóxicos (Hg, As, Rb, Se, Zn, entre otros) a la atmósfera a escala local y global. Estos elementos son así transportados grandes distancias hasta los ambientes acuáticos, donde se depositan e incorporan a las tramas tróficas acuáticas, bioacumulándose en los organismos, especialmente en los peces donde alcanzan concentraciones más elevadas, los cuales son consumidos en última instancia por el hombre. El complejo volcánico Copahue, ubicado en la provincia de Neuquén, ha experimentado varias erupciones en las últimas 3 décadas. Numerosos cuerpos de agua se encuentran localizados a menos de 20 km de distancia del volcán, así como las localidades de Caviahue y Copahue, las cuales son importantes centros turísticos de la región. Estos cuerpos de agua que son utilizados por los pobladores de la zona tanto como fuente de agua para ellos y sus animales y como recurso turístico (pesca y recreación), han estado bajo la influencia del volcán Copahue, recibiendo los aportes del mismo. Por lo tanto, en este proyecto se analizarán las concentraciones de elementos potencialmente tóxicos de origen volcánico en los sedimentos y en la biota de tres cuerpos de agua cercanos al volcán Copahue (Hualcupén, Portezuelo y Cacique) y los procesos de transferencia de los mismos en las tramas tróficas.

Palabra claves: Actividad volcánica, Toxicología, Elementos contaminantes

Volcanic eruptions are a known source of potentially toxic elements, such as Hg, As, Rb, Se, and Zn, to the atmosphere at a local and global scale. These elements can be transported far from their sources and are subsequently deposited in aquatic environments and incorporated in aquatic food webs. There, they bioaccumulate in the organisms, reaching high concentrations in fish, which are consumed by humans.Copahue volcanic complex, located in Neuquén province, has erupted several times in the last three decades. Various water bodies are located less than 20 km from the volcano, as well as Copahue and Caviahue towns, which are the main touristic places in the region. These water bodies that are used as water sources for people and livestock and as a touristic resource (fishing and recreation) have been under the influence of Copahue volcano. Therefore, in this project, we will analyze the concentrations of potentially toxic elements of volcanic origin in the sediments and biota of three water bodies located near the volcano (Hualcupén, Portezuelo, and Cacique), as well as, their trophodynamic in the food webs.

Keywords: Volcanic activity, Toxicology, Polluting elements

En este trabajo se propone abordar el estudio de sistemas termo-hidráulicos que tienen aplicaciones en la industria nuclear utilizando herramientas numéricas. Se realizarán contribuciones en el modelado de flujos a través de medios porosos con transferencia de calor. Este tipo de modelos pueden ser aplicados a sistemas como intercambiadores de calor, núcleos de reactores nucleares y generadores de vapor. Este aspecto del proyecto propone realizar experimentos numéricos en geometrías que simulen un medio poroso y a partir de esa información enriquecer los modelos homogéneos que se utilizan para describir un medio poroso. Se propone también el estudio de flujos en convección natural con propiedades dependientes de la temperatura. Esta dependencia es, en general, no considerada pero claramente puede afectar el comportamiento termo-hidráulico de dispositivos de interés como el núcleo de un reactor nuclear donde hay variaciones significativas de temperatura y presión. Aspectos como la transición del régimen laminar al turbulento no ha sido estudiada en profundidad en este tipo de flujos y resulta de interés para la industria nuclear. Este aspecto del proyecto propone utilizar herramientas numéricas (OpenFoam) y un dispositivo experimental que permita validar el uso de dicha herramientas. Siguiendo con la línea de flujos en transición es de interés simular la transición espacial laminar turbulenta que ocurre en canales angostos como los utilizados en los elementos combustibles (Ecs) de los reactores nucleares de investigación (elementos tipo placa). En este proceso de cambio de régimen, la pérdida de carga y el coeficiente de transferencia de calor varían drásticamente y tienen impacto directo cuando se evalúa la operación normal y aspectos relacionados a la integridad de los ECs. Se propone utilizar una herramienta numérica precisa que permite hacer simulación numérica directa para estudiar el proceso de transición espacial laminar-turbulenta en canales angostos (Incompact3D). Otro aspecto de interés tecnológico que se estudiará en este trabajo es la refrigeración de un blanco sólido de ciclotrón que se utiliza para la producción de radioisótopos utilizados en medicina. En este caso el soporte del blanco tiene una geometría relativamente compleja que permite la refrigeración del blanco. Se buscará optimizar la geometría para minimizar las temperaturas máximas utilizando herramientas numéricas que permitan una descripción precisa del soporte (OpenFoam).

Palabra claves: Fluido dinámica computacional, Medios porosos, Transferencia de Calor

This proposal addresses the numerical study of thermal-hydraulic systems with applications in the nuclear industry. One of the main topics is the study of heat transfer in flows through porous media. This aspect is relevant to systems like heat exchangers, core of nuclear reactors and steam generators. The project proposes to carry out numerical experiments in geometries that simulate a porous medium. From these experiments, information will be extracted to improve the quality of porous media models that can be applied to the modeling and simulation of thermo-hydraulic devices. Other aspect of the project proposes to study not well understood flows like natural convective flows with temperature dependent properties. More specifically, aspects like the laminar-turbulent transition has not been well characterized for this type of flows. This aspect is relevant to the thermo-hydraulic behavior of systems such as the core of a power nuclear reactor where there may be significant variations of the temperature, pressure and flow rates. This part of the project will be tackled using CFD open-source tools like OpenFoam and a experimental device that will be helpful to validate models employed in the numerical tool. The complex phenomenon of the laminar-turbulent transition will be also studied in thin channels as those used in the fuel elements of research reactors. In this transitional process, the friction factor and the convective heat transfer coefficient vary drastically, having an impact over the normal operation and integrity of the fuel element. To carry out this part of the project the open-source code Incompact3D will be used. This is an efficient tool that allows to perform direct numerical simulation in simple geometries. Other aspect with technological application that will be tackled in this study if the cooling of a solid target used to yield radioisotopes in a cyclotron. In this case, the body, that holds the target, has a relatively complex geometry that allows the cooling of the target. In this study, this geometry will be optimized to minimized the maximum temperature of the target employing a numerical tool that allows a precise description of the body geometry. The open source code OpenFoam will be employed for this task.

Keywords: Computational fluid dynamics, Porous media, Heat transfer

Proponemos estudiar fenómenos emergentes en sistemas biológicos y sociales integrados por unidades dinámicas autopropulsadas e interactuantes. La propuesta está articulada en tres áreas: movimiento animal, tráfico vehicular y peatonal, y motores moleculares. Las líneas de investigación comprenderán: 1. La interacción mutualista entre poblaciones animales forrajeros y la dispersión de semillas de sus substratos vegetales. 2. El estudio del tráfico vehicular en diversas situaciones de interés (estrategias de conducción, coordinación de señales, etc). 3. El flujo de peatones confinados en recintos con puntos de salida discretos. 4. La cooperación y coordinación de motores moleculares para el transporte de organelas en el citoplasma. Nuestro trabajo será eminentemente teórico, empleando técnicas tanto analíticas como numéricas originadas en la Física Estadística y en disciplinas relacionadas. Asimismo, se planea llevar a cabo experimentos seleccionados en el área del movimiento de peatones, implementados en medios granulares con partículas magnéticas.

Palabra claves: sistemas complejos, autopropulsión, ecología

We propose to study emergent phenomena in biological and social systems conformed by interacting self-propelled units. The proposal is articulated in three areas: animal movement, vehicular and pedestrian traffic, and molecular motors. The research lines include: 1. The mutual interaction between foraging animal populations and the seed dispersal of the plant in the substrate. 2. The study of vehicular traffic in various situations of interest (driving strategies, coordination of signals, etc.). 3. The flow of confined pedestrians in enclosures with limited exit points. 4. Cooperation and coordination of molecular motors to transport organelles in the cytoplasm. Our work is eminently theoretical, using analytical and numerical techniques both originated in statistical physics and related disciplines. It also plans to carry out selected experiments in the area of ​​pedestrian movement, implemented in granular media with magnetic particles.

Keywords: complex systems, self-propulsion, ecology

Después de la situación presentada como consecuencia de maremoto en Japón, a aparecido un creciente interés en analizar las posibilidades de introducir nuevos elementos combustibles en los reactores nucleares a fin de mitigar los efectos de accidentes como el ocurrido en las centrales japonesas.Estos nuevos materiales deberían satisfacer nuevos requerimientos bajo condiciones de accidente, por lo que deberían desarrollarse a base de nuevas aleaciones para los materiales estructurales y para los contenidos de uranio dentro del mismo.Por ello es necesario analizar las consecuencias que estos cambios pudiera tener en las técnicas de enriquecimiento de uranio, el comportamiento en el reactor y en el almacenamiento de combustible irradiado

Palabra claves: Enriquecimiento, Combustible, Alamacenamiento

After the Japan´s tzunami a new trend to devellop a new generation of nuclear fuel take place. The main aim of these new fuel elements are related to keep the integrity after accidents beyond the desing basis.This trend make necesary to introduce new clading materials, new enrichment levels and understad the new dry storage conditions.

Keywords: Enrichment, Nuclear Fuel, Storage