{"id":6416,"date":"2018-01-31T16:02:52","date_gmt":"2018-01-31T19:02:52","guid":{"rendered":"http:\/\/sbpmat.org.br\/?p=6416"},"modified":"2018-02-08T15:17:18","modified_gmt":"2018-02-08T18:17:18","slug":"historia-da-pesquisa-em-materiais-seis-decadas-do-iea-r1-fornecendo-neutrons-para-pesquisa","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/historia-da-pesquisa-em-materiais-seis-decadas-do-iea-r1-fornecendo-neutrons-para-pesquisa\/","title":{"rendered":"Hist\u00f3ria da pesquisa em Materiais: Seis d\u00e9cadas de opera\u00e7\u00e3o do reator nuclear de pesquisa IEA-R1."},"content":{"rendered":"

O IEA-R1, primeiro reator nuclear do Brasil e primeiro reator de pesquisa da Am\u00e9rica Latina, completou 60 anos de opera\u00e7\u00e3o ininterrupta e os comemorou com um workshop internacional sobre o uso de reatores de pesquisa. O evento<\/a> foi realizado de 28 de novembro a 1\u00ba de dezembro do ano passado na cidade de S\u00e3o Paulo, no audit\u00f3rio do Instituto de Pesquisas Energ\u00e9ticas e Nucleares (IPEN), localizado no campus principal da Universidade de S\u00e3o Paulo (USP). Segundo os organizadores, cerca de 300 pessoas de diversos pa\u00edses participaram do evento.<\/p>\n

O IEA-R1 \u00e9 bastante conhecido por produzir is\u00f3topos radioativos que s\u00e3o usados em medicina, ind\u00fastria e agricultura, suprindo parcialmente as necessidades nacionais. S\u00e3o exemplos o Iodo-131, que se produz no IEA-R1 desde 1959 e \u00e9 utilizado no diagn\u00f3stico e tratamento de c\u00e2ncer de tireoide, e o Sam\u00e1rio-153, utilizado como paliativo da dor em met\u00e1stases \u00f3sseas.<\/p>\n

Al\u00e9m de fornecer esses elementos a hospitais, ind\u00fastrias e outras entidades, o IEA-R1 \u00e9 utilizado, desde o in\u00edcio, em trabalhos de pesquisa em diversas \u00e1reas, inclusive a de Materiais. Nessas pesquisas s\u00e3o utilizados os feixes de n\u00eautrons livres (n\u00eautrons que foram separados dos n\u00facleos dos \u00e1tomos), gerados no n\u00facleo do reator por meio do processo de fiss\u00e3o nuclear. A intera\u00e7\u00e3o dos n\u00eautrons com as amostras fornece informa\u00e7\u00f5es \u00fanicas sobre a estrutura e composi\u00e7\u00e3o dos materiais.<\/p>\n

De acordo com de acordo com Frederico Genezini e Rajendra Narain Saxena, pesquisadores do IPEN e, respectivamente, gerente atual e ex-gerente do Centro do Reator de Pesquisas (CRPq), os n\u00eautrons t\u00eam uma caracter\u00edstica muito espec\u00edfica de intera\u00e7\u00e3o com a mat\u00e9ria. \u00c9 poss\u00edvel, por meio de seu espalhamento, fazer estudos de estruturas cristalinas, e como o n\u00eautron possui momento magn\u00e9tico, ele tamb\u00e9m \u00e9 usado para estudar propriedades magn\u00e9ticas dos materiais.<\/p>\n

\"IEA-R1:<\/a>
IEA-R1: piscina, n\u00facleo do reator e outros elementos vistos de cima.<\/figcaption><\/figure>\n

Localizado no pr\u00f3prio IPEN, o reator \u00e9 formado por uma piscina de 9 metros de profundidade de \u00e1guas de um azul intenso, cor originada pelo chamado \u201cefeito Cherenkov\u201d, no qual part\u00edculas carregadas (no caso, \u00edons gerados pela fiss\u00e3o nuclear) atravessam o meio (no caso, a \u00e1gua) a uma velocidade superior \u00e0 da luz nesse meio, emitindo a chamativa radia\u00e7\u00e3o azul. A \u00e1gua da piscina \u00e9 contida por paredes de 1 a quase 3 metros de espessura constru\u00eddas com um concreto muito resistente. O fundo da piscina alberga o n\u00facleo do reator, no qual o ur\u00e2nio \u00e9 bombardeado com n\u00eautrons, gerando rea\u00e7\u00f5es de fiss\u00e3o nuclear. Como resultado, os n\u00facleos dos \u00e1tomos de ur\u00e2nio s\u00e3o divididos em dois, enquanto s\u00e3o liberados dois ou tr\u00eas n\u00eautrons e uma grande quantidade de energia (aquela fort\u00edssima energia capaz de manter unidos os pr\u00f3tons e n\u00eautrons no n\u00facleo do \u00e1tomo). Enquanto nas usinas nucleares aproveita-se a energia liberada, nos reatores de pesquisa o produto mais importante s\u00e3o os n\u00eautrons, motivo pelo qual os componentes do reator visam a preservar os n\u00eautrons livres.<\/p>\n

A \u00e1gua e o concreto em torno do n\u00facleo cumprem importantes fun\u00e7\u00f5es de seguran\u00e7a, que impedem que n\u00edveis nocivos de radia\u00e7\u00e3o passem para as proximidades da piscina, nas quais circulam pesquisadores, a equipe respons\u00e1vel pelo reator e os visitantes (cerca de 2.000 pessoas visitam cada ano o IEA-R1).<\/p>\n

O processo de produ\u00e7\u00e3o do ur\u00e2nio para o IEA-R1 \u00e9 totalmente realizado no Brasil. O min\u00e9rio \u00e9 extra\u00eddo e processado na Bahia, enriquecido at\u00e9 pouco menos de 20% no Centro Tecnol\u00f3gico da Marinha de Iper\u00f3 (SP), e, finalmente, acondicionado dentro dos \u201celementos combust\u00edveis\u201d que depois s\u00e3o colocados no n\u00facleo do reator. O Brasil pertence ao grupo de apenas 12 pa\u00edses que podem enriquecer ur\u00e2nio.<\/p>\n

N\u00eautrons para investigar a mat\u00e9ria<\/strong><\/p>\n

\"box<\/a>Em torno da piscina, na parte inferior, o reator IEA-R1 possui 12 esta\u00e7\u00f5es experimentais, nas quais feixes de n\u00eautrons extra\u00eddos do reator s\u00e3o disponibilizados para serem usados em conjunto com diversas t\u00e9cnicas experimentais.<\/p>\n

De acordo com Genezini e Saxena, no momento, apenas tr\u00eas das esta\u00e7\u00f5es t\u00eam equipamentos instalados: o difrat\u00f4metro de n\u00eautrons de alta resolu\u00e7\u00e3o, os sistemas de imageamento por n\u00eautrons em tempo real, e o sistema experimental para estudos de terapia por captura de n\u00eautrons com boro (BNCT). Entretanto, as outras esta\u00e7\u00f5es est\u00e3o dispon\u00edveis para instala\u00e7\u00e3o de instrumentos sob demanda. As duas primeiras facilidades s\u00e3o muito \u00fateis para o estudo de materiais, e apresentam vantagens com rela\u00e7\u00e3o a equipamentos equivalentes que usam raios-X em vez de n\u00eautrons. Segundo Genezini e Saxena, o difrat\u00f4metro permite estudos de estruturas cristalogr\u00e1ficas de materiais que um difrat\u00f4metro de raios-X nem sempre consegue observar, al\u00e9m do estudo das estruturas magn\u00e9ticas.<\/p>\n

\u201cEnquanto que os raios-X interagem com a mat\u00e9ria mediante for\u00e7as eletromagn\u00e9ticas, os n\u00eautrons interagem basicamente via for\u00e7as nucleares\u201d, explica Reynaldo Pugliesi, pesquisador do IPEN e respons\u00e1vel pelos equipamentos de imageamento por n\u00eautrons, projetados e constru\u00eddos no IPEN e instalados em uma das esta\u00e7\u00f5es o IEA-R1. Para se ter uma ideia, uma amostra de 1 cm2<\/sup> sendo analisada nessa esta\u00e7\u00e3o experimental pode receber cerca de 8 milh\u00f5es de n\u00eautrons por segundo.<\/p>\n

O imageamento por n\u00eautrons fornece, sem destruir nem danificar as amostras, imagens em duas ou tr\u00eas dimens\u00f5es (esta \u00faltima chamada de tomografia por n\u00eautrons) de detalhes que de outro modo seriam impercept\u00edveis aos olhos humanos. Em particular, materiais ricos em hidrog\u00eanio (como \u00f3leo, \u00e1gua adesivos e borrachas) s\u00e3o particularmente bem captados nas imagens obtidas por n\u00eautrons, mesmo quando encapsulados em alguns metais como a\u00e7o, alum\u00ednio e chumbo. De fato, os n\u00eautrons conseguem penetrar v\u00e1rios cent\u00edmetros nos metais e revelar o que h\u00e1 dentro deles. Tamb\u00e9m nesse sentido, a imagem por n\u00eautrons \u00e9 complementar da imagem por raios-X: enquanto os n\u00eautrons revelam materiais leves que se encontram por tr\u00e1s de materiais pesados (como uma fita crepe no interior de uma estrutura de alum\u00ednio), os raios-X revelam materiais pesados por tr\u00e1s de materiais leves (como os ossos da m\u00e3o).<\/p>\n

\"Aplica\u00e7\u00f5es<\/a>
Aplica\u00e7\u00f5es da tomografia com n\u00eautrons: inspe\u00e7\u00e3o de uma restaura\u00e7\u00e3o feita num vaso cer\u00e2mico para conferir o grau de perfei\u00e7\u00e3o do trabalho.<\/figcaption><\/figure>\n

O IEA-R1 \u00e9 aberto \u00e0 comunidade cient\u00edfica e empresarial por meio de colabora\u00e7\u00f5es com pesquisadores do CRPq, centro que coordena a opera\u00e7\u00e3o do reator e as pesquisas que se realizam com ele. \u201cNesse modelo temos muitos exemplos de institui\u00e7\u00f5es e empresas que usaram os feixes de n\u00eautrons do IEA-R1 e outros instrumentos nos laborat\u00f3rios do CRPq para medidas\u201d, diz Genezini. De acordo com ele, outros modelos (como o de presta\u00e7\u00e3o de servi\u00e7os) n\u00e3o s\u00e3o poss\u00edveis por n\u00e3o haver t\u00e9cnicos dedicados a cada instrumento. \u201cEntretanto, esse modelo tem se mostrado pouco eficiente e estamos investindo em instrumenta\u00e7\u00e3o e regulamentos para tornar os equipamentos de feixes de n\u00eautrons mais acess\u00edveis ao uso de pessoas externas\u201d, conclui o gerente do CRPq.<\/p>\n

Hist\u00f3ria<\/strong><\/p>\n

As origens do reator nuclear IEA-R1 se remontam a meados da d\u00e9cada de 1950, quando os Estados Unidos, sob a presid\u00eancia de Dwight Eisenhower, lan\u00e7aram o programa \u201cAtoms for Peace<\/em>\u201d, o qual divulgava e incentivava em n\u00edvel mundial os usos pac\u00edficos e civis da tecnologia nuclear. Nesse contexto, o Brasil e os Estados Unidos firmaram acordos visando \u00e0 descoberta e pesquisa de ur\u00e2nio no Brasil e ao desenvolvimento e uso no Brasil de is\u00f3topos radioativos para a agricultura e a ind\u00fastria. Para isso, era necess\u00e1rio contar com um reator nuclear no territ\u00f3rio nacional.<\/p>\n

Assim, em agosto de 1956, o governo brasileiro decretou a cria\u00e7\u00e3o do Instituto de Energia At\u00f4mica (IEA), que mais tarde passaria a ser chamado IPEN, para supervisionar a constru\u00e7\u00e3o e opera\u00e7\u00e3o do IEA-R1. A constru\u00e7\u00e3o ficou a cargo da empresa estadunidense The Babcock & Wilcox Company<\/em>, acompanhada por uma equipe brasileira liderada pelo primeiro diretor do IEA-R1, o f\u00edsico nuclear Marcelo Damy de Souza Santos, tamb\u00e9m considerado fundador do IEA. Em agosto de 1957, a constru\u00e7\u00e3o do reator foi conclu\u00edda e, em 16 de setembro do mesmo ano, o reator alcan\u00e7ou as condi\u00e7\u00f5es necess\u00e1rias para entrar em funcionamento. A cerim\u00f4nia de inaugura\u00e7\u00e3o do IEA-R1 foi realizada em 25 de janeiro de 1958, com a presen\u00e7a do Presidente Juscelino Kubitschek e do Governador do Estado de S\u00e3o Paulo J\u00e2nio Quadros.<\/p>\n

A partir do IEA-R1, o Brasil p\u00f4de desenvolver conhecimento nacional para produzir combust\u00edvel nuclear, instrumentos para pesquisa com n\u00eautrons e radiois\u00f3topos, os quais tem sido usados nos segmentos de sa\u00fade, agricultura e diversas ind\u00fastrias. O reator tamb\u00e9m foi utilizado para produzir, por meio da t\u00e9cnica de transmuta\u00e7\u00e3o induzida por n\u00eautrons, semicondutores para componentes eletr\u00f4nicos que foram exportados. Al\u00e9m disso, foi usado para treinar operadores de reatores e para realizar trabalhos acad\u00eamicos.\u00a0 De acordo com Genezini e Saxena, mais de 250 teses de doutorado e disserta\u00e7\u00f5es de mestrado foram defendidas durante o per\u00edodo nas \u00e1reas de F\u00edsica Nuclear e de Mat\u00e9ria Condensada, e mais de mil artigos cient\u00edficos foram publicados em peri\u00f3dicos indexados.<\/p>\n

Proximamente… <\/strong><\/p>\n

Mais um cap\u00edtulo da hist\u00f3ria dos reatores de pesquisa no Brasil est\u00e1 sendo escrito. Est\u00e1 em andamento o projeto do Reator Multiprop\u00f3sito Brasileiro (RMB), um reator nuclear mais moderno e com 30 MW de pot\u00eancia (contra 5 MW do IEA-R1). Em conjunto com suas esta\u00e7\u00f5es experimentais, o RMB ser\u00e1 um laborat\u00f3rio nacional aberto \u00e0 comunidade para pesquisa e para produ\u00e7\u00e3o radiois\u00f3topos, instalado num terreno de 2 milh\u00f5es de m2<\/sup> em Iper\u00f3 (SP).<\/p>\n

De acordo com Jos\u00e9 Augusto Perrotta, coordenador t\u00e9cnico do Reator Multiprop\u00f3sito Brasileiro (RMB), o reator RMB ainda est\u00e1 na fase de projeto. Os projetos conceitual e b\u00e1sico j\u00e1 foram conclu\u00eddos, e est\u00e1 sendo executado o projeto detalhado. Al\u00e9m disso, j\u00e1 foram emitidas a licen\u00e7a pr\u00e9via do IBAMA (Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renov\u00e1veis) e a licen\u00e7a de local da CNEN (Comiss\u00e3o Nacional de Energia Nuclear). Entretanto, o cronograma inicial foi afetado por problemas com os recursos financeiros. \u201cO MCTIC n\u00e3o passou os recursos em 2017\u201d, diz Perrota. \u201cO projeto continuou apenas com os recursos designados em 2014. Cada ano sem recursos \u00e9 um ano de atraso! \u201d, lamenta.<\/p>\n

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Saiba mais<\/strong><\/p>\n