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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

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