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Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares

Ciência e Tecnologia a serviço da vida

REATOR IEA-R1

Utilização do Reator

O IEA-R1 é um reator de pesquisa tipo piscina, moderado e refrigerado a água leve e que utiliza elementos de berílio e de grafite como refletores. Projetado para operar a uma potência máxima de 5 MW, este reator, nas primeiras décadas, operou a potência de 2 MW.
Sua primeira criticalidade ocorreu em 16 de setembro de 1957 e, após a fase inicial de testes e comissionamento, passou a operar na potência de 2 MW, segundo um ciclo de 8 horas por dia, 5 dias por semana.
A partir de 1993 passou a operar em ciclos de 64 horas contínuas semanais a 3,5 MW de potência permitindo irradiar materiais com fluxos de nêutrons térmicos de até 8,5x1013 n.cm-2.s-1 e nêutrons epitérmicos e rápidos da ordem de 1013 n.cm-2.s-1, num arranjo de 24 elementos combustíveis padrões, todos fabricados no próprio IPEN.

O reator dispõe de 144 posições de irradiação no núcleo, distribuídas em 15 elementos de irradiação para irradiações longas e um sistema pneumático para irradiações curtas (até 5 minutos). Além disso, possui nove tubos de irradiação horizontais ("Beam Holes”) que fornecem feixes de nêutrons, utilizados em experimentos de física nuclear, física de estado sólido, pesquisas em terapia de câncer por captura de nêutrons em boro (BNCT) e neutrongrafia.
Atualmente, o reator IEA-R1 é utilizado para as seguintes finalidades:

- Produção de radioisótopos para uso em medicina nuclear, tais como: o Samário-153, utilizado como paliativo da dor em metástases óssea e no tratamento de artrite reumatóide; o Iodo-131, utilizado na terapia de câncer de tireóide e hipertiroidismo, na terapia de hepatomas, na localização e terapia de feocromocitomas, neuroblastomas e outros tumores, no estudo da função renal, na determinação do volume plasmático e volume sanguineo total; e o Irídio-192, produzido na forma de fios metálicos, utilizados na técnica de braquiterapia para o tratamento de câncer. Pesquisas estão sendo realizadas para a produção de geradores de Tecnécio-99m, Lutécio-177 e Rênio-188.

- Produção de fontes radioativas para gamagrafia industrial e de radioisótopos para uso como traçadores em processos industriais, como Cobalto-60 (fonte utilizada em gamagrafia industrial), Bromo-82 (na forma de KBr é utilizado para medição de vazão em rios e em efluentes líquidos industriais), Mercúrio-203 (utilizado no controle de processos industriais), Criptônio-79 , Argônio-40 e Lantânio-140 (utilizados na inspeção de tubulações em refinarias de petróleo).

- Irradiação de amostras para a realização de análises multielementares, utilizando a técnica AAN (Análise por Ativação com Nêutrons), em materiais geológicos, produtos industriais como plásticos e resinas, catalisadores, petróleo, metais e ligas metálicas, amostras arqueológicas, tecidos animais e humanos, vegetais, alimentos e amostras ambientais.

- Pesquisas em Física Nuclear;
- Serviços de neutrongrafia;
- Treinamento de pessoal licenciado para operação de reatores.

Além dos pesquisadores do Centro do Reator de Pesquisas (CRPq), onde o reator está localizado, também utilizam os serviços de irradiação do IEA-R1:

- Centro de Engenharia Nuclear (CEN),
- Centro de Tecnologia das Radiações (CTR),
- Diretoria de Radiofármacos (DIRF),
- Centro de Metrologia das Radiações (CMR),
- Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA) da USP,
- Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP),
- Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF),
- Instituto de Engenharia Nuclear (IEN),
- Centro de Desenvolvimento de Tecnologia Nuclear (CDTN),
- Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS),
- Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB),
- Instituto de Geociências da USP,
- Instituto de Física da USP,
- Instituto de Radioproteção e Dosimetria (IRD),
- Universidade Federal Fluminense (UFF) e
- TRACERCO do Brasil (empresa privada que executa inspeções e testes em refinarias de petróleo).

EXPERIMENTOS EM ANDAMENTO NO REATOR

Irradiação de miniplacas
Tem como objetivo a realização dos testes de comissionamento do sistema medidor de espessura de miniplacas. O sistema será montado no Reator IEA-R1 com a finalidade de avaliar o inchamento (swelling) de miniplacas combustíveis irradiadas. Estas medidas fazem parte das atividades previstas para a qualificação do combustível tipo dispersão, U3Si2-Al, com densidade de 4,8 gU/cm3 que está em desenvolvimento no IPEN/CNEN-SP.

Elemento combustível instrumentado
Elemento combustível padrão com dispersão U3Si2-Al montado sob orientação do Centro de Engenharia Nuclear – CEN, pelo Centro de Combustível Nuclear – CCN.
O elemento combustível instrumentado é um elemento padrão de U3Si2-Al - 3,0 gU/cm3 e todas as demais especificações para este tipo de combustível. No entanto, é um elemento combustível especial, denominado Elemento Combustível Instrumentado, pelo fato de terem sido introduzidos 15 termopares para medida de temperatura do revestimento e do fluído refrigerante em pontos específicos nos canais laterais e no canal central, além da temperatura na entrada e na saída dos canais. Os resultados experimentais servirão para comparação com os resultados obtidos por programas de análise termo-hidraulica.

CAFE – Circuito de Irradiação a Água Fervente
O circuito de água fervente CAFE – MOD1 tem a finalidade de proporcionar condições de irradiação de uma vareta combustível, similares as condições de operação de um reator nuclear a água pressurizada (PWR). Este circuito é constituído de uma capsula de irradiação e de sistemas auxiliares que são utilizados para supervisionar e manter as condições necessárias de pressão e temperatura durante os testes de irradiação da vareta combustível.

Desde 2002, o IPEN possui certificado ISO 9001 para a "Operação e Manutenção do Reator IEA-R1 e Prestação de Serviços de Irradiação”.

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