Nilson Dias Vieira Junior - Faap
Nilson Dias Vieira Junior - Faap
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Reator Multipropósito Brasileiro<br />
Radiofármacos uma colaboração para a medicina brasileira<br />
Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares<br />
FAAP 25/05/2011<br />
www.ipen.br<br />
<strong>Nilson</strong> <strong>Dias</strong> <strong>Vieira</strong> <strong>Junior</strong>
ÁREA E LOCALIZAÇÃO<br />
O IPEN está localizado no campus da USP,<br />
na Cidade Universitária, São Paulo, ocupando uma área<br />
próxima de 500.000 m 2 , ou 1/5 deste campus.<br />
Incubadora<br />
CTM/SP<br />
IPEN
A INSTITUIÇÃO<br />
- do IEA ao IPEN -<br />
Fundado em 31 de agosto de 1956 como IEA,<br />
o IPEN é hoje uma Autarquia Estadual vinculada<br />
à Secretaria de Desenvolvimento do Estado de São<br />
Paulo, gerida técnica, administrativa e<br />
financeiramente pela<br />
CNEN, órgão do MCT,<br />
e associada à USP para fins de pós graduação.<br />
Autarquia estadual= órgão conveniado da CNEN
Ministério da<br />
Ciência e Tecnologia<br />
Institutos<br />
de C&T<br />
IPEN<br />
CNEN<br />
INB<br />
A área Nuclear Brasileira<br />
Nuclep<br />
Presidência da República<br />
Ministério de Minas<br />
e Energia<br />
Ministério da Defesa<br />
Ministério das<br />
Relações<br />
Exteriores<br />
Eletronuclear<br />
Aeronáutica<br />
Exército<br />
(com a AIEA)<br />
Angra 1<br />
Angra 2<br />
Usuários Medicina<br />
e Indústria<br />
CTA<br />
Marinha<br />
CTMSP<br />
CTEX<br />
MEC e Estados<br />
da União<br />
Universidades<br />
Pesquisa
Principais laboratórios e instalações<br />
Nucleares e Radioativas do IPEN/CNEN<br />
Dois reatores nucleares,o IEA-R1, de 5MW e<br />
outro reator IPEN – CNEN/SP-MB/01,<br />
moderado a água leve, potência de 100 W;<br />
Um laboratório de termo hidráulica com um<br />
circuito experimental de 70 bar;<br />
Dois aceleradores de elétrons de 1,5 MeV;<br />
Dois cíclotrons, 1 de 18 e outro de 30 MeV;<br />
Irradiadores de cobalto-60;<br />
Equipamentos de análise e diagnósticos<br />
variados
Principais laboratórios e<br />
instalações Nucleares e Radioativas do<br />
IPEN/CNEN<br />
Usinas piloto nas áreas do ciclo do combustível<br />
nuclear;<br />
Unidade de tratamento e armazenamento de<br />
rejeitos radioativos;<br />
Laboratório de calibração, de dosimetria,<br />
ambiental;<br />
Laboratório de produção de fontes seladas;<br />
Laboratório de descontaminação radioativa;<br />
Vários laboratórios de processamento e<br />
caracterização química, isotópica e física de<br />
materiais, etc.
Distribuição de servidores do IPEN<br />
quanto à formação
Colaboradores<br />
Pós doutorandos: 59<br />
Colaboradores eventuais: 92<br />
Alunos:<br />
Iniciação Científica: 215<br />
Mestrado : 218<br />
Doutorado: 222<br />
(total de colaboradores: 806)
Evolução da formação de<br />
pós-graduação do IPEN – nota 6 (CAPES)<br />
1.814 títulos outorgados:<br />
1.238 mestrados e 576<br />
doutorados<br />
Pesquisadores e orientadores com<br />
premiações na iniciação científica<br />
Pesquisadores e bolsistas do<br />
instituto apresentam algumas das<br />
pesquisas do Ipen no Parque do<br />
Ibirapuera
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
PRODUÇÃO CIENTÍFICA<br />
Publ. Inter.<br />
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009<br />
relatórios técnicos<br />
livros e capítulos de livros<br />
resumoperiódicos nacionais<br />
resumo periódicos internacionais<br />
resumos em eventos nacionais<br />
resumos em eventos<br />
internacionais<br />
trabalhos em eventos nacionais<br />
Publicações<br />
Internacionais<br />
trabalhos em eventos<br />
internacionais<br />
periódicos nacionais<br />
periódicos internacionais
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
PATENTES - acumulado<br />
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008<br />
Membrana de hidrogel promove a liberação controlada de<br />
fármaco e pode auxiliar na cicatrização dos ferimentos do<br />
tipo cutâneo da doença (pedido de patente depositado - 2008)<br />
Concedidas<br />
patentes concedidas<br />
Definitivo<br />
patentes protocolo INPI definitivo<br />
Provisório<br />
patentes protocolo INPI provisório<br />
patentes protocolo internacional<br />
internacional
Biotecnologia<br />
Ciência e TecnoTecnologia de Materiais Materiais<br />
UNIDADES DE PESQUISA<br />
Células Células a Combustíveltível<br />
e Hidrogênio<br />
Combustíveis<br />
Nucleares<br />
CENTROS<br />
Engenharia<br />
Nuclear<br />
Lasers e<br />
Aplicações<br />
Metrologia<br />
Das Radiações<br />
Química e<br />
Meio Ambiente<br />
Reator de<br />
Pesquisas<br />
Tecnologias<br />
das Radiações
ENERGIA<br />
Engenharia<br />
Nuclear<br />
Células a<br />
Combustível e<br />
Hidrogênio<br />
Centros e suas funções<br />
Combustíveis<br />
Nucleares<br />
Lasers e<br />
Aplicações<br />
Radiofarmácia<br />
Ciência e<br />
Tecnologia de<br />
Materiais<br />
Reator de<br />
Pesquisas<br />
Tecnologias<br />
das Radiações<br />
CORRELATOS<br />
Biotecnologia<br />
APLICAÇÕES<br />
Radioproteção<br />
Química e<br />
Meio Ambiente<br />
Metrologia<br />
das Radiações<br />
SEGURANÇA<br />
Rejeitos<br />
Radiativos
A Medicina Nuclear no Brasil<br />
O IPEN<br />
(antigo Instituto de Energia Atômica )<br />
completou 54 anos e<br />
a Radiofarmácia do IPEN tem<br />
51 anos !
O que é Medicina Nuclear ?<br />
É a especialidade da Medicina que utiliza<br />
materiais radioativos para diagnóstico ou<br />
terapia de diversas doenças ou disfunções<br />
do corpo humano.
RADIOFÁRMACO<br />
Toda substância que, por sua forma farmacêutica,<br />
quantidade e qualidade de radiação emitida por um<br />
radioisótopo constituinte, pode ser utilizada na<br />
Medicina Nuclear no diagnóstico e terapia,<br />
independente da forma ou via de administração<br />
(intravenosa, oral, inalação, intersticial,, etc.)
Os radioisótopos são incorporados a moléculas<br />
que são metabolizadas e incorporadas<br />
temporariamente ao organismo<br />
Duas possibilidades de uso:<br />
Imagem de sua emissão gama que atravessa o<br />
corpo humano Diagnóstico<br />
Destruição de tecidos circunvizinhos para terapia<br />
(câncer hemofilia, etc.)- Terapia
Radioisótopos<br />
Isótopos (átomos com mesma carga) de núcleos estáveis<br />
que são produzidos artificialmente, diretamente por<br />
reações nucleares ou indiretamente através do decaimento<br />
de um núcleo pai.<br />
Reações Nucleares<br />
Reações entre feixes de partículas e núcleos (alvos),<br />
produzindo novos núcleos e partículas.<br />
Ocorrem em<br />
Reatores Nucleares ou<br />
Aceleradores de partículas carregadas (tipo Cíclotron, por<br />
exemplo)<br />
Similaridades com reações químicas:<br />
18 O + p → 18 F + n ou p( 18 O, 18 F)n
Diretoria de Radiofarmácia<br />
Produção e controle de qualidade<br />
de radiofármacos operando 2<br />
aceleradores cíclotron<br />
Boas Práticas de Fabricação<br />
Aplicadas à produção de<br />
radiofármacos<br />
Pesquisa e Desenvolvimento de<br />
novos radiofármacos<br />
Desenvolve e produz<br />
radioisótopos e<br />
radiofármacos para<br />
realização de<br />
diagnósticos e terapia<br />
em medicina nuclear.
Centro do Combustível Nuclear<br />
Produção de Elementos Combustíveis tipo placa com<br />
teor de enriquecimento de 19,75% (U3Si2)<br />
Elemento combustível do Reator IEA-R1<br />
montagem final
Centro do Reator de Pesquisas<br />
Opera o Reator Nuclear<br />
IEA-R1 de forma segura<br />
e sustentável, realiza<br />
pesquisa básica e<br />
aplicada e produz<br />
conhecimento científico e<br />
tecnológico nas áreas de:<br />
física nuclear, física da<br />
matéria condensada,<br />
análise por ativação<br />
de nêutrons, etc..<br />
53 anos
Infraestrutura para Produção e Pesquisa<br />
IPEN REATOR NUCLEAR,<br />
IEA- R1<br />
Operação continua: 64hs / semana<br />
Características técnicas<br />
Reator tipo piscina<br />
Potência: 2MW 5 MW<br />
Fluxo neutrons térmico =1- 4x10 13<br />
n/cm 2 .s<br />
235 U enriquecido: 19,75%<br />
Fluxo = 1,17x10 14 n/cm 2 .s @ 5MW<br />
Refletor: grafite<br />
Moderador: água<br />
Crítico: 1957<br />
Fabricante: Babcock & Wilcox Co
INFRA-ESTRUTURA PARA<br />
PRODUÇÃO<br />
Celas de processamento
Centro de Tecnologia das Radiações<br />
Esterilização de material clínico<br />
Desinfestação Desinfestação de<br />
produtos agrícolas<br />
•Radiografia Industrial<br />
P&D P&D<br />
Irradiador<br />
Multipropósito do<br />
IPEN
Centro de Biotecnologia<br />
Áreas:<br />
Estudos de biodistribuição<br />
biotecnologia e saúde,<br />
especificamente com:<br />
Biofármacos;<br />
Hormônios Hipofisários;<br />
e Biotério para criação e<br />
manutenção de animais de<br />
laboratório. Desenvolvendo<br />
competência científica e<br />
tecnológica, formando<br />
recursos humanos e<br />
gerando produtos e serviços<br />
para a sociedade brasileira.
Gerência de Metrologia das Radiações<br />
Metrologia para padronização<br />
e garantia da qualidade<br />
Desenvolve e mantém<br />
padrões e métodos de<br />
medição de grandezas<br />
associadas à radiação<br />
ionizante, gera<br />
conhecimento científico e<br />
tecnológico, contribuindo<br />
para a formação de<br />
recursos humanos e para<br />
a melhoria da qualidade<br />
de vida da população<br />
brasileira.
Gerência de Radioproteção<br />
Controle radiológico das<br />
instalações radiativas e<br />
nucleares do Ipen,<br />
do público e<br />
do meio ambiente;<br />
Atender emergências<br />
radiológicas e nucleares no<br />
Estado de São Paulo;<br />
Atuar no transporte de<br />
material radioativo;<br />
Atuar na formação de<br />
recursos humanos e em<br />
assessoria de radioproteção.
Gerência de Rejeitos Radioativos<br />
Célula de desmontagem<br />
de fontes radioativas<br />
Armazenamento
INFRA-ESTRUTURA PARA<br />
Controle de Qualidade de<br />
Radiofármacos
TIREÓIDE<br />
99m Tc Pertecnetato<br />
LINFOGRAFIA<br />
99m Tc Dextran 500<br />
SISTEMA ÓSSEO<br />
99m Tc Metileno<br />
Difosfonato<br />
RINS<br />
99m Tc DTPA<br />
99m Tc Citrato Estanoso<br />
99m Tc DMSA<br />
99m Tc Etilenodicisteína<br />
ESTÔMAGO<br />
99m Tc<br />
Pertecnetato<br />
Aplicações do 99m Tc<br />
em diagnóstico<br />
CÉREBRO<br />
99m Tc DTPA<br />
99m Tc Elinododicisteina<br />
Dietilester<br />
GLÂNDULAS SALIVARES<br />
99m Tc Pertecnetato<br />
PULMÃO<br />
99mTc Macroagregado de<br />
Soro Albumina Humano<br />
CORAÇÃO<br />
99mTc Pirofosfato<br />
99mTc MIBI<br />
FÍGADO<br />
99mTc Estanho Coloidal<br />
99mTc Enxofre Coloidal<br />
99mTc Fitato, 99mTc Diisopropil minodiacético
Radiofármacos Aplicados em<br />
Terapia Atividade alta<br />
TIREÓIDE<br />
131 I NaI<br />
131 I Capsula<br />
SISTEMA ÓSSEO<br />
153 Sm EDTMP<br />
SINOVECTOMIA<br />
153 Sm - Hidroxiapatita<br />
90 Y -Hidroxiapatita<br />
90 Y - Hidroxiapatita<br />
TUMORES<br />
NEUROEN-<br />
DÓCRINOS<br />
177 LU<br />
DOTATATE<br />
111 In DOTATOC<br />
131 I MIBG<br />
FÍGADO<br />
131 I Lipiodol
Gerador de 99 Mo/ 99m Tc<br />
Tempo de vida Tc99m= 6h<br />
- Até 300 geradores/semana<br />
- (250,500,750,1000,<br />
1250, 1500 e 2000 mCi)<br />
Produção ajustada para<br />
toda segunda-feira<br />
100% produzido no IPEN/CNEN, com Mo99 importado
SPECT(single photon emission computerized<br />
tomography) cerebral com ECD- 99m Tc<br />
tridimensional cortes
Cintilografia e SPECT ósseo com MDP-<br />
99m Tc (inserido em 2010 nos serviços de saúde)<br />
(inserido em 2010 nos serviços de saúde)
Distribuição regional dos<br />
radiofármacos produzidos pelo IPEN<br />
2%<br />
6%<br />
14%<br />
64%<br />
14%<br />
Cerca de 330<br />
clínicas no Brasil<br />
Estimativa de<br />
1,5 milhões de<br />
atendimentos<br />
por ano
Distribuição de importações de radioisótopos<br />
Total de importação: 10,6 + 0,6 (geradores) =<br />
11,2 milhões de dólares
Receita de Produtos e Serviços<br />
50% do Gerador de Tc 99m
A Medicina Nuclear no Mundo<br />
Segunda técnica de diagnóstico por imagem mais usada no<br />
mundo, após a tomografia computadorizada (mais usada que<br />
NMR)<br />
25 a 30 milhões com Tc-99m ( 80 % dos procedimentos)<br />
2 milhões com F18-FDG<br />
5 milhões com os demais<br />
NO MUNDO<br />
– 44% nos E.U.A. (População: 309 milhões de pessoas)<br />
– 4.4 % no Brasil (População: 185 milhões de pessoas)<br />
– 2,4 % na Argentina (Popul.: 041 milhões de pessoas)<br />
– Portanto, nossa taxa de atendimento populacional é de 5,9<br />
vezes inferior à americana e 2, 6 vezes inferior à argentina
Importância do Mo 99<br />
80 % de todos os procedimentos de<br />
medicina nuclear;<br />
Tem papel fundamental no diagnóstico de<br />
câncer, doenças cardiológicas, renais, etc.;<br />
Procedimentos alternativos são menos<br />
eficazes, menos efetivos e não universais;<br />
Tendência de aumento de uso em<br />
decorrência do maior envelhecimento<br />
populacional;
Transformação do Mo-99<br />
(6 horas)<br />
Anos)<br />
(Estável)
Produção de Mo 99 via fissão<br />
Reação Nuclear<br />
neutron<br />
235 U tem<br />
92 prótons e 143 nêutrons<br />
Mo99<br />
131 I<br />
Distribuição dos produtos de fissão<br />
do 235 U
Reator<br />
Cadeia de produção industrial do Mo 99<br />
Processa-<br />
mento Mo 99<br />
Gerador de<br />
Tc 99m<br />
Farmácia<br />
Nuclear<br />
Fluxo de 3 a 4 dias<br />
paciente<br />
Etapas críticas: irradiação de 235 U em Reator Nuclear<br />
Processamento do elemento irradiado
Atividade<br />
semanal<br />
Toda a atividade do consumo anual mundial corresponde a<br />
~1,2 g de Mo 99 !!!<br />
Europa Ásia USA Outros<br />
Anos<br />
Brasil<br />
Consumo mundial semanal de Mo 99<br />
Consumo do Brasil é 16,6 TBq ou 4,4% do total mundial
5 Reatores produzem 95% do suprimento mundial<br />
Surgimento do reator nuclear OPAL, na Austrália
Problemas internacionais na<br />
produção de radiofármacos<br />
O Reator Nuclear Canadense, NRU,<br />
Responsável pela produção de ~40% do Mo<br />
99 do mundo,<br />
parou a operação em maio de 2009!<br />
Ainda em 2009, o Reator Holandês também<br />
parou!<br />
(2/3 do Mo 99)<br />
Problema conuntural!
Idade dos reatores produtores de Mo 99<br />
LOCAL NOME DO<br />
REATOR<br />
IDADE<br />
CANADÁ NRU 51<br />
BÉLGICA BR2 47<br />
ÁFRICA DO<br />
SUL<br />
Problema estrutural!<br />
SAFARI-1 43<br />
HOLANDA HFR 47<br />
FRANÇA OSIRIS 42<br />
Reator Opal, Australiano, iniciou operação
Responsabilidades<br />
para a área de saúde<br />
Preparação para atender uma população<br />
longeva<br />
Aumentar a disponibilidade de Mo 99/Tc-<br />
99m para atender a População brasileira<br />
num patamar mais adequado<br />
Argentina: crescer 2,6 USA: crescer 5,8<br />
Acompanhado de um esforço da classe médica<br />
e dos hospitais e clínicas
Necessidade de autonomia<br />
Reator Multipropósito Brasileiro<br />
RMB
Reator Multipropósito Brasileiro - RMB
Independência na Produção de Mo99<br />
Reator Multipropósito Brasileiro (RMB)<br />
Participantes da primeira reunião para o projeto do reator<br />
nuclear multipropósito nacional, em 3 de setembro de 2008
PRODUÇÃO DE RADIOISÓTOPOS<br />
RADIOISÓTOPOS<br />
PARA SAÚDE<br />
RADIOISÓTOPOS<br />
PARA INDÚSTRIA<br />
RADIOISÓTOPOS<br />
TRAÇADORES<br />
TESTE DE COMBUSTÍVEIS<br />
E MATERIAIS<br />
TESTE DE IRRADIAÇÃO<br />
DE COMBUSTÍVEIS<br />
TESTE DE IRRADIAÇÃO<br />
DE MATERIAIS<br />
APLICAÇÃO DE FEIXE<br />
DE NÊUTRONS<br />
ANÁLISE POR<br />
ATIVAÇÃO<br />
ENSINO E<br />
TREINAMENTO<br />
CIÊNCIA DOS<br />
MATERIAIS<br />
TRANSMUTAÇÃO<br />
E DOPAGEM<br />
FÍSICA<br />
NUCLEAR<br />
CIÊNCIAS<br />
BIOLÓGICAS<br />
RMB: Escopo do projeto<br />
Circuitos Circuitos<br />
Experimentais Experimentais para para<br />
Teste Teste de de Irradia Irradia ção ção<br />
de de Combustíveis Combustíveis e e<br />
Materiais Materiais<br />
Instalação Instalação para para<br />
Armazenamento<br />
Armazenamento<br />
Tempor Tempor ário ário de de Elementos Elementos<br />
Combustíveis<br />
Combustíveis<br />
Queimados Queimados e e Rejeitos Rejeitos<br />
APLICAÇÕES<br />
TECNOLÓGICAS<br />
REATOR<br />
RMB<br />
Células Células Quentes Quentes para para<br />
Análise Análise Pós-irradiação<br />
Pós-irradiação<br />
(Combustíveis (Combustíveis e e<br />
Materiais) Materiais)<br />
Edifício com Guias<br />
de Nêutrons e Hall<br />
de Experimentos<br />
Laborat Laborat órios órios Suporte Suporte<br />
a a Atividades Atividades Diversas Diversas<br />
do do Reator Reator<br />
INSUMOS<br />
Instalações Instalações Suporte Suporte para para<br />
Utilização, Utilização, Opera Opera ção ção e e<br />
Manutenção Manutenção do do Reator Reator<br />
Células Células Quentes Quentes<br />
para para Manuseio Manuseio de de<br />
Radioisótopos<br />
Radioisótopos<br />
Células Células Quentes Quentes para para<br />
Processamento Processamento de de<br />
Mo-99 Mo-99 e e I-131 I-131<br />
PROJETO<br />
DETALHAMENTO<br />
(CONTRATOS)<br />
RECURSOS ORÇAMENTÁRIOS<br />
PARA PROJETO E CONSTRUÇÃO<br />
RH PARA OPERAÇÃO E<br />
MANUTENÇÃO DO REATOR E<br />
INFRA-ESTRUTURA<br />
PROJETO / CONSTRUÇÃO /<br />
COMISSIONAMENTO<br />
RH PARA<br />
PROJETO<br />
COMISSIONAMENTO<br />
UF6<br />
20% ENRIQUECIDO<br />
FABRICAÇÃO DE<br />
ELEMENTOS<br />
COMBUSTÍVEIS<br />
RECURSOS ORÇAMENTÁRIOS<br />
PARA UTILIZAÇÃO, OPERAÇÃO<br />
E MANUTENÇÃO<br />
LICENCIAMENTO<br />
DEFINIÇÃO<br />
DO LOCAL<br />
LICENCIAMENTO<br />
AMBIENTAL<br />
PARCERIAS<br />
NACIONAIS<br />
NORMAS DE<br />
PROJETO<br />
LICENCIAMENTO<br />
NUCLEAR<br />
PROJETO<br />
CONCEPÇÃO /<br />
BÁSICO<br />
CONSTRUÇÃO<br />
(CONTRATOS)<br />
PARCERIAS<br />
INTERNACIONAIS
Modelo para o RMB<br />
Reator de pesquisa com piscina aberta<br />
como a do Reator Opal<br />
(Reactor Hall)<br />
Posições de<br />
Irradiação<br />
para testes de<br />
materiais e<br />
Produção de<br />
Radioisótopos
Teste de Irradiação de<br />
Combustíveis e Materiais<br />
Materiais Aspectos Objetivos do Teste<br />
Combustível<br />
Otimização das<br />
características de<br />
comportamento do<br />
combustível<br />
• Verificar comportamento durante<br />
irradiação (operação normal e transientes);<br />
• Verificar comportamento de combustíveis<br />
com altas taxas de queima: distribuição de<br />
temperatura, liberação de gases de fissão,<br />
densificação, inchamento, deformação do<br />
revestimento, corrosão do revestimento,...<br />
• Qualificação e caracterização de novos<br />
combustíveis<br />
• Desenvolvimento de materiais para<br />
revestimento otimizados em relação<br />
ao comportamento e resistência à corrosão
Materiais Aspectos Objetivos do Teste<br />
Estruturais<br />
Extensão da vida<br />
Útil de<br />
centrais nucleares<br />
de potência<br />
Segurança<br />
• Verificar comportamento das estruturas<br />
internas do reator: corrosão,<br />
crescimento devido à irradiação,<br />
cinética de deformação lenta (creep)<br />
• Verificar comportamento de materiais de<br />
vasos de reatores e de componentes<br />
internos do reator para extensão do<br />
período de operação: mudanças nas<br />
propriedades mecânicas dos aços<br />
de vasos, resistência à corrosão<br />
• Reações dos combustíveis em situações<br />
acidentais<br />
• Verificar comportamento de itens específic<br />
os (região de solda, por exemplo)
Aplicações Científicas
Neutrons livres duram 15 minutos<br />
(vida média)
Nêutrons e Raios X<br />
Representação * das amplitudes de espalhamento atômico e nuclear para alguns<br />
átomos e seus isótopos.<br />
Atomos vizinhos<br />
Átomos leves<br />
(principalmente H)<br />
Átomos leves e pesados
Marcação com deutério<br />
Z A σ coerente<br />
(barns)<br />
σ incoerente<br />
(barns)<br />
σ absorção<br />
(barns)<br />
H 1 1,757 80,26 0,333<br />
1 H 1 1,758 80,27 0,333<br />
2 H 2 5,592 2,05 0,0005<br />
3 H 3 2, 893 0,14 0
Pela substituição de H por D,<br />
Altera-se a razão sinal/ruido<br />
do feixe transmitido!<br />
H 100% D 100%
Cold Neutron source<br />
Espectro mais intenso e estreito: Mais densidadade espectral<br />
Tempo de experimento<br />
e razão sinal/ruído ordens<br />
de magnitude melhoradas
Imageamento com Neutrons no IPEN-CNEN/SP<br />
Por que nêutrons? Eles podem ver o que raios-X e radiação gama não podem!!<br />
raios-X<br />
neutrons<br />
água em uma cavidade de alumínio<br />
Tomografia Digital com neutrons: IPEN 2010 - Reator Nuclear IEA-R1<br />
(Imagens obtidas no IPEN pelo grupo do Dr. Reynaldo Pugliesi)<br />
Perspectivas do imageamento com neutrons no Brasil<br />
Aplicações: Líquidos, adesivos, explosivos(mesmo envoltos por espessas camadas de<br />
metais), materiais radioativos, hidretos metálicos, corrosão em metais, células de<br />
combustível, materiais biológicos, air bag, pás de turbina, etc<br />
RMB: excelente fonte intensa de neutrons, fundamental para obter imagens de alta<br />
qualidade e portanto novas parcerias em pesquisa e em desenvolvimento tecnológico
X-rays and neutrons for diffraction studies<br />
Property X-rays Neutrons<br />
General<br />
nature of<br />
scattering by<br />
atoms<br />
Magnetic<br />
scattering<br />
Electronic<br />
Regular increase of<br />
scattering amplitude<br />
(f) with atomic number<br />
(Z), calculable from<br />
known electronic<br />
configurations.<br />
No differences<br />
among isotopes.<br />
No additional<br />
scattering.<br />
Nuclear<br />
Irregular variation of<br />
scattering amplitude (b)<br />
with Z. Dependent on<br />
nuclear structure and<br />
only determined<br />
empirically by<br />
experiment.<br />
Scattering amplitude<br />
is different for different<br />
isotopes.<br />
Additional scattering by<br />
atoms with magnetic<br />
moments:<br />
(1) Diffuse scattering by<br />
paramagnetic materials<br />
(2) Coherent diffraction<br />
peaks from<br />
ferromagnetic and<br />
antiferromagnetic<br />
materials.<br />
Nuclear is Good for<br />
light Atomos<br />
Marking with<br />
isotopes is<br />
feasible<br />
Good for<br />
magnetic<br />
materials
Difratrômetro de neutrons com alta resolução para pós*<br />
(localizado no IPEN/CNEN)<br />
*C.B.R. Parente, V.L. Mazzocchi, J. Mestnik Filho, Y.P. Mascarenhas, R. Berliner. Aurora<br />
- A high-resolution powder diffractometer installed on the IEA-R1 research reactor at<br />
IPEN-CNEN/SP. Nucl. Instr. and Meth. A (2010)
O propósito da uso científico do reator<br />
premissas<br />
O Brasil tem tradição em alguns usos de feixes de neutrons<br />
(espalhamento elástico, neutrongrafia )<br />
O Brasil desenvolveu uma comunidade científica de usuários<br />
de facilities ou laboratórios nacionais, como o LNLS;<br />
Espalhamento de nêutrons apresenta complementaridade<br />
com o de raios X, sendo mais sensível a massa<br />
Possui a vantagem adicional da técnica permitir a<br />
deuteração específica de moléculas orgânica grande<br />
potencial para uso biológico.
O propósito da uso científico do reator<br />
Possíveis linhas de feixe<br />
Powder diffractometer (high intensity, thermal neutrons,<br />
large focusing monochromators and a large detector)<br />
SANS (small angle neutron scattering) machine with cold<br />
neutron beam<br />
Laue diffractometer - thermal or cold neutrons. (cold neutron<br />
machine dedicated to biology<br />
Imaging station with thermal neutrons<br />
Reflectometer with cold neutrons<br />
Residual stress instrument (thermal neutrons)<br />
??? contribuição da comunidade científica
O estágio do Projeto do RMB<br />
(fase inicial adiantada)<br />
Definição da área física civil em Aramar, com todas as<br />
vantagens da já existência de um sítio Nuclear da Marinha;<br />
Complementação da área com recursos do governo do<br />
estado de São Paulo (5 milhões), além de outras<br />
possibilidades de investimento (FAPESP, S.S.);<br />
Definição de grupos de trabalho especialistas ( ~100<br />
pesquisadores) e identificação das competências existentes e<br />
as deficitárias;<br />
Definição das necessidades para o Projeto Básico e as<br />
necessidades orçamentárias (50 milhões de reais)
O estágio do Projeto: fase inicial adiantada<br />
Definição da área física civil em Aramar, com todas as<br />
vantagens da já existência de um sítio Nuclear da Marinha;<br />
Complementação da área com recursos do governo do<br />
estado de São Paulo (5 milhões), além de outras<br />
possibilidades de investimento (FAPESP, S.S.);<br />
Definição de grupos de trabalho especialistas ( ~100<br />
pesquisadores) e identificação das competências existentes e<br />
as deficitárias;<br />
Definição das necessidades para o Projeto Básico e as<br />
necessidades orçamentárias (50 milhões de reais)<br />
Total do projeto (PGV): US$ 500 milhões
Recursos financeiros<br />
O Brasil importa atualmente 13 milhões de<br />
dólares de rdiosiótopos produzidos em Reator<br />
Nuclear<br />
Podemos crescer facilmente 2,6 vezes<br />
Atingiremos importações de 30 milhões de<br />
dólares/ano<br />
Um reator de pesquisa dura ~50 anos<br />
O custo estimado do Reator é 500 milhões de<br />
dólares<br />
Somente com radiofármacos o Reator se pagará<br />
em 1/3 da vida útil!
Obrigado pela atenção!<br />
<strong>Nilson</strong> <strong>Dias</strong> <strong>Vieira</strong> <strong>Junior</strong><br />
www.ipen.br<br />
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Utilização científica de Feixe de Nêutrons<br />
Layout do reator de Grenoble Inst. Laue-Langevin<br />
750 pesquisas com 1200 pesquisadores por ano