O Laboratório Multiusuário de Análises por Difração de Raios X (DRX), do Centro do Combustível Nuclear (CCN), registrou, no final de outubro, a milésima amostra analisada, um marco importante para a unidade e para o IPEN, considerando que o equipamento é relativamente novo – foi adquirido em 2014, por meio de projeto Finep. Por uma oportuna coincidência, o material analisado é de uma pesquisa do próprio Instituto, razão para que o fato fosse duplamente comemorado.

A difração de raios X é uma das técnicas analíticas mais poderosas para caracterização de materiais sólidos (que são materiais cristalinos em sua maioria). Além de não destrutiva, a análise é rápida e utiliza pouca quantidade de amostra, normalmente sem muitos requisitos de preparação. Assim, é muito empregada na análise de polímeros, metais, semicondutores, minerais, fármacos e até obras de arte. É por meio da análise por DRX que os pesquisadores obtêm informações qualitativas e quantitativas das fases cristalinas presentes no material, do teor de cristalinidade e de sua a estrutura cristalina.

"Como a própria definição da técnica, é uma análise que se baseia na aplicação de raios X no material. Com o fenômeno da difração, que acontece no interior desse material, nós conseguimos analisar a distâncias dos planos cristalinos que o compõem. É como se fosse a 'impressão digital' do material, porque cada um possui um padrão de difração específico”, explica o químico Rafael Henrique Lazzari Garcia, pesquisador do CCN e coordenador do Laboratório.

Essa "impressão digital”, que é o padrão de difração virtualmente único para cada material quando submetido a raios X, é importante para caracterização de qualquer estrutura sólida. Mesmo em uma mistura de substâncias, cada uma produz seu padrão independentemente da outra. Rafael explica que parâmetros de síntese e processamento dos materiais também modificam o padrão de difração. Assim, a DRX é uma ferramenta não só de controle de qualidade, mas também para identificação, pesquisa e desenvolvimento de novos materiais.

"Um dos nossos focos principais é o controle de qualidade. Porque na etapa de produção do material físsil que vai dentro do combustível nuclear, é preciso ter controle das fases cristalinas que estão sendo produzidas. No combustível do Reator IEA-R1, é utilizado siliceto de urânio. Na etapa de fusão do urânio com silício, realizada no CCN, várias fases cristalinas de siliceto de urânio podem ser formadas, e cada uma delas possui comportamento diferente sob irradiação, no reator. Assim, esse controle de qualidade é fundamental para a segurança da operação do reator”, diz Rafael.

Para o pesquisador, chegar a essa marca traz a sensação de que o grupo está realizando um "trabalho valioso”, não apenas para o CCN, mas para o IPEN como um todo. "Diversos pesquisadores do Instituto e também de fora nos procuram buscando soluções para seus projetos. Então, ficamos muito felizes de poder contribuir com as pesquisas de todos os que vêm aqui e de fazer com que o valor investido no equipamento – mais de US$ 100 mil – esteja dando retorno”, afirma Rafael.

Segundo ele, o caráter multiusuário também é importante porque possibilita novas parcerias e resultados de maior impacto. O trabalho em colaboração, destaca Rafael, é fundamental para o avanço de qualquer pesquisa, e é um dos conceitos que se busca no Laboratório de Análises por DRX. Essa opinião é compartilhada pelo técnico José Marcos, especialista em gestão de produção industrial, que foi o responsável pela milésima análise. "Nós trabalhos de forma cooperativa. O CCN tem várias atividades, inclusive a produção, então, dar esse apoio técnico é fundamental para o Centro, mas também para mim, pela possibilidade de aprender e de contribuir para a pesquisa do setor e do Brasil”.

O que caracteriza um laboratório multiusuário é a sua utilização não apenas por pesquisadores do setor ou da instituição onde está alocado, mas, também, para profissionais de outras, desde que as análises sejam para fins acadêmicos. Ele salienta que o Laboratório de Análise por DRX está à disposição de professores, pesquisadores e pós-graduandos e, para utilizá-lo, basta seguir o passo a passo descrito neste link. "Está tudo on-line, o que facilita bastante. Existe uma fila, pois damos prioridade à produção do CCN, mas todos os que requisitam são atendidos. O equipamento não fica parado, inclusive nos fins de semana”, diz.

A pesquisa – A milésima amostra foi alumineto de urânio, um material que está sendo estudado para utilização como alvo de urânio para a produção de molibidênio-99 no Reator Multipropósito Brasileiro (RMB). O ⁹⁹Mo é principal matéria-prima para o radioisótopo tecnécio-99m, que serve como base para mais de 30 outros radioisótopos utilizados em 80% dos procedimentos de medicina nuclear. Atualmente, é importado da Argentina, Rússia e África do Sul, e a expectativa é de que, com o RMB em operação, o Brasil adquira autossuficiência na produção.

"Minha pesquisa visa desenvolver a tecnologia de fabricação de alvos de irradiação, que são miniplacas de aluminetos de urânio destinadas à produção de 99Mo em reatores produtores de radioisótopos. Para isso, são necessárias as análises de difração de raios X para se conhecer e quantificar as fases cristalinas dos aluminetos de urânio presentes nessas miniplacas. Dessa forma, é fundamental termos esse equipamento disponível, pois permite garantir um controle de qualidade em toda cadeia produtiva das miniplacas”, afirma Giovanni Romeiro Conturbia, servidor e doutorando em Tecnologia Nuclear (IPEN/USP).

Essas miniplacas, ressalta, serão, no futuro, irradiadas no RMB, para a produção de Mo-99/Tc99m, "possibilitando ao país a nacionalização e a autossuficiência na produção de molibdênio-99”, acrescenta Giovanni, que é orientado pelo pesquisador Michelangelo Durazzo, gerente de pesquisa do CCN.

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E. R. Paiva

Rafael e José Marcos exibem, orgulhosos, a 1000a amostra analisada no CCN