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 A Divisão de Energia Nuclear possui dois interesses básicos:

1.       A avaliação de microrreatores nucleares com potência elétrica no intervalo de 0,1 a 1000 kW visando à operação em aplicação espacial ou em regiões isoladas, com confiabilidade e portabilidade elevadas. Para tanto, desenvolve e mantém competências em métodos de cálculo de núcleo de reatores nucleares; análise de tipos de combustível nuclear, integrado ao enriquecimento isotópico; análise e desenvolvimento de ciclos térmicos (Brayton e Stirling) para conversão de calor em eletricidade; análise e desenvolvimento de tubos de calor para condução/rejeição passiva de calor; análise e aplicação de novos materiais em sistemas nucleares; Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD) e análise e desenvolvimento de micro usinas nucleares.

2.       A análise e medição de efeitos da radiação espacial na atmosfera terrestre e o estudo da interação e efeitos da radiação ionizante sobre indivíduos, materiais, componentes e sistemas expostos à radiação nas aplicações aeroespaciais são também elementos de destaque e desenvolvimento nessa Divisão.

 

Principal

Chefe: Lamartine Nogueira Frutuoso Guimarães [lattes] Este endereço de email está sendo protegido de spambots. Você precisa do JavaScript ativado para vê-lo.
Adjunto: Maj Av Renato Carvalho Santos Gomes da Silva [lattes] Este endereço de email está sendo protegido de spambots. Você precisa do JavaScript ativado para vê-lo.

Secretária:Valéria Maria Nunes JuliãoEste endereço de email está sendo protegido de spambots. Você precisa do JavaScript ativado para vê-lo.

À Divisão de Energia Nuclear compete: realizar pesquisa e desenvolvimento em geração e aplicações da energia nuclear.

Subdivisões

Subdivisão de Blindagem, Neutrônica e Dados Nucleares (ENU-B)

Chefe: Abel Antônio da Silva, Dr [lattes] Este endereço de email está sendo protegido de spambots. Você precisa do JavaScript ativado para vê-lo.

À Subdivisão de Blindagem, Neutrônica e Dados Nucleares  (ENU-B) compete: realizar pesquisa e desenvolvimento nas áreas de blindagem de radiação, neutrônica, queima do combustível e cinética de reatores, especialmente no desenvolvimento, validação e aplicação de métodos computacionais em transporte de partículas e de radiação; analisar e projetar núcleos de microrreatores para aplicação em Terra e no Espaço; e analisar e avaliar Dados Nucleares, realizando pesquisas teóricas em reações nucleares induzidas por nêutrons, radiação gama e partículas carregadas, bem como o desenvolvimento de métodos de processamento de dados nucleares avaliados. Compete ainda a Subdivisão operar e manter o seu Laboratório Computacional;

A Subdivisão de Blindagem e Neutrônica (ENU-B) é constituída pelo Laboratório Computacional de Tecnologia Nuclear (LCTN).

Subdivisão de Transferência de Calor e Materiais (ENU-T)

Chefe (Interino) Dr. Lamartine Nogueira Frutuoso Guimarães[lattes] Este endereço de email está sendo protegido de spambots. Você precisa do JavaScript ativado para vê-lo.

À Subdivisão de Transferência de Calor e Materiais (ENU-T) compete: realizar pesquisa nas áreas de transferência de calor, mecânica dos fluidos e materiais; realizar desenvolvimento ciclos térmicos (Brayton e Stirling), turbinas passiva multi-fluido, tubos de calor para condução e rejeição passiva de calor, integrando estes desenvolvimentos em um micro balanço de planta para conversão do calor nuclear em eletricidade. Estas aplicações de energia nuclear serão dirigidas a locais isolados da matriz elétrica Nacional e situações de calamidade, eventualmente, também serão aplicadas a sistemas espaciais. Compete ainda a Subdivisão operar e manter o seu Laboratório.

A Subdivisão de Transferência de Calor e Materiais (ENU-T) é constituída pelo Laboratório de Sistemas Térmicos “Viviane H.T.R. Hirdes” (LST).

Subdivisão de Aplicações das Radiações Ionizantes (ENU-A)

Chefe: Dr. Claudio Antonio Federico [lattes] Este endereço de email está sendo protegido de spambots. Você precisa do JavaScript ativado para vê-lo.

À Subdivisão de Aplicações das Radiações (ENU-A) compete:  realizar pesquisa e desenvolvimento sobre as interações e os efeitos das radiações ionizantes em materiais, dispositivos e sistemas voltados para:

I - o ambiente aeroespacial e sistemas aeroespaciais;

II - aplicações, dosimetria e transporte das radiações ionizantes;

III - defesa radiológica e nuclear, bem como, para a radioproteção do ser humano, equipamentos, instalações e meio ambiente.

A Subdivisão de Aplicações das Radiações (ENU-A) é constituída pelo Laboratório de Radiação Ionizante (LRI) e Laboratório de Dosimetria Aeroespacial (LDA).

Laboratórios

Laboratório Computacional de Tecnologia Nuclear (LCTN)

Ao Laboratório Computacional de Tecnologia Nuclear (LCTN) compete: prestar apoio técnico a projetos e atividades em simulação computacional de sistemas nucleares, em especial nas seguintes áreas: análise de segurança e termo-hidráulica de reatores nucleares; queima do combustível; cinética de reatores; blindagem e neutrônica; dados nucleares; dinâmica de fluidos computacional; processamento de sinais; e o uso de métodos de inteligência artificial em aplicações aeroespaciais e nucleares.

Laboratório de Sistemas Térmicos “Viviane H. T. R. Hirdes” (LST)

Ao Laboratório de Sistemas Térmicos “Viviane H. T. R. Hirdes” (LST) compete: prestar apoio técnico a projetos e atividades no desenvolvimento de ciclos térmicos, que possibilitem a transformação de calor em energia elétrica e/ou efeito propulsivo, no desenvolvimento de tubos de calor para transferência e rejeição passiva de calor e no desenvolvimento de turbinas passiva multi fluido para aplicações nucleares e aeroespaciais.

Laboratório de Radiação Ionizante (LRI)

 

 

Responsável: Eng. M.C. Antonio Cintra Pereira [email: Este endereço de email está sendo protegido de spambots. Você precisa do JavaScript ativado para vê-lo.]

O Laboratório de Radiação Ionizante (LRI) é uma instalação de irradiação e ensaios, que conta com uma fonte de raios gama (Co-60) e uma fonte de nêutrons. As atividades do laboratório são voltadas para simulação acelerada de radiação cósmica para testes e estudos dos seus efeitos transientes (SEE) e permanentes (danos) em componentes semicondutores, componentes lógicos, processadores, memórias, circuitos analógicos/digitais, fibras ópticas, materiais, sensores e demais dispositivos eletro-ópticos, para a sua qualificação para uso em satélites, sondas, e aeronaves. A instalação tem estrutura para operação remota, de forma que experimentos longos podem ser conduzidos em regime 24/24h, sem interrupções.

O Laboratório conta com uma equipe especializada na área técnica para propor, preparar e executar ensaios de radiação em componentes e sistemas eletrônicos. Para a preparação dos experimentos, é usada a infraestrutura do Laboratório de Caracterização de Dispositivos Semicondutores, que conta com os equipamentos para medidas elétricas, e do Laboratório de Dosimetria Aeroespacial (LDA) para a caracterização e padronização dos campos de radiação.

Abaixo são apresentados alguns detalhes técnicos das fontes atualmente disponíveis para ensaio no LRI:

  1. Fonte gama: 60Co, energia média de 1,23 MeV, range de taxa de dose aproximado entre 0,1krad/h(ar) a 5 krad/h(ar) (1Gy/h a 50Gy/h). Uma planilha que permite o cálculo das doses para diferentes condições de ensaio no LRI pode ser solicitada junto aos responsáveis.

        2. Fonte de nêutrons de Deutério-Trítio (DT), energia média de 14 MeV, Fluência máxima de 4x104 n/(cm2.s) a 20cm da fonte.

A agenda de ensaios do LRI é dinâmica e a solicitação de ensaio segue uma metodologia descrita na aba "Solicitação de Apoio/Ensaio".

Laboratório de Dosimetria Aeroespacial (LDA)

 

O Laboratório de Dosimetria Aeroespacial (LDA) possui a finalidade de prover apoio técnico científico para pesquisa e desenvolvimento da radioproteção aeroespacial e na Defesa. Em especial foi concebido para apoiar pesquisas relacionadas a medições da dose de radiação ionizante em aplicações de interesse aeroespacial e de Defesa, incluindo seus efeitos em aviônicos, tripulações, materiais e demais sistemas aeroespaciais; desenvolver, implementar e qualificar sistemas detectores e dosimétricos de radiação ionizante para os ambientes aeroespacial e nuclear; realizar medições e análises de amostras radioativas e blindagens para fins de radioproteção, controle de rejeitos radioativos e monitoração ambiental e realizar simulações dos campos de radiações ionizantes e sistemas neles operantes, como também em outros ambientes de radiação em emergências e em acidentes radiológicos ou nucleares, e eventos de DQBRN (Defesa Química, Biológica, Radiológica e Nuclear).

Os seguintes equipamentos estão disponíveis no Laboratório de Dosimetria Aeroespacial (LDA), alguns dos quais já previamente aferidos para o campo de radiação cósmica, em laboratórios no exterior:

  1. Contador proporcional tecido equivalente - TEPC: trata-se de um equipamento que proporciona a medição do espectro de energia lineal das partículas no tecido humano. O resultado pode ser convertido para dose equivalente e consiste no equipamento padrão ouro para a determinação da dose equivalente no ambiente aeroespacial.

 

  1. Espectrômetro de partículas que mede energia depositada no silício, com conversão para equivalente de dose ambiente.

 

      3. Fantoma Antropomórfico para Testes e Irradiação e Monitoramento Aeroespacial (FATIMA): trata-se de um simulador do organismo humano, modelo Alderson-Rando, que simula a constituição anatômica do organismo e permite analisar a distribuição de dose dentro dos órgãos específicos do corpo humano.

 

    4. Sistema de dosimetria termoluminescente contando com leitora e pastilhas termoluminescentes de diferentes tipos para fótons e nêutrons (LiF, CaSo4, ..).

 

Projetos

Projeto TERRA – Tecnologia de Reatores Rápidos Avançados

Gerente do projeto e Contato: Dr. Lamartine Nogueira Frutuoso GuimarãesEste endereço de email está sendo protegido de spambots. Você precisa do JavaScript ativado para vê-lo.
Tel.: (12) 3947-5474

Objetivo geral – propiciar o desenvolvimento de tecnologias que permitirão a aplicação da energia nuclear para a geração de energia elétrica e efeito propulsivo nos dispositivos espaciais brasileiros, tais como: satélites e naves espaciais.

Uma visão de futuro para o Comando da Aeronáutica é a necessidade do poder aeronáutico tornar-se, ainda neste século, poder espacial. A preocupação com a região do espaço na órbita da Terra ocorre devido a uma vasta gama de atividades, como aquelas relacionadas a telecomunicações, controle da ocupação humana, acompanhamento do desmatamento e das fronteiras da Amazônia azul, previsão climática. Além disso, há possibilidades de exploração do espaço profundo, com vistas a pesquisas e exploração de recursos. Sabe-se que existem praticamente todos os elementos químicos no cinturão de Asteróides, localizados um pouco além da órbita de Marte, sem contar a existência de água na Lua, em asteroides e outros corpos celestes.

A exploração econômica do espaço profundo requer a presença Humana de forma mais perene, o que irá necessitar, obrigatoriamente, de grande quantidade de energia, seja para gerar eletricidade, seja para propulsão. Com base nas tecnologias disponíveis e viáveis até o momento, esse objetivo não pode ser alcançado sem o uso da energia nuclear. Assim, evidencia-se um momento forte para a utilização de reatores nucleares no espaço, sem contar na atual existência de condições e interesses políticos e econômicos, que antes não eram tão presentes.

 Neste contexto, o projeto TERRA é bastante oportuno e, com o seu desenvolvimento, o Brasil pode tornar-se membro do seleto grupo de países que possuem e utilizam a tecnologia nuclear no espaço, promovendo desenvolvimento tecnológico e acesso a riquezas que, de outra forma, não podem ser obtidas. Assim, o projeto TERRA pode dar ao Brasil a oportunidade de desenvolver tecnologias nucleares para aplicação espacial dentro de uma janela de oportunidade favorável, a partir de nossas capacitações, com soluções próprias que busquem a autonomia nacional.

Entre as tecnologias consideradas estratégicas para serem investigadas estão os elementos combustíveis e seus materiais, núcleos e seus arranjos geométricos, ciclos térmicos conversores de energia térmica em elétrica (Brayton e Stirling), tubos de calor e seus sistemas eliminadores passivos de calor residual, conceitos alternativos de turbinas (como a turbina de Tesla), dentre outras.

 

Projeto CITAR – Circuitos Integrados Tolerantes à Radiação

Gerente local e Contato: Dr. ‪Odair Lelis Gonçalez [Este endereço de email está sendo protegido de spambots. Você precisa do JavaScript ativado para vê-lo.]

Tel.: (12) 3947-5501

Este projeto visa à consolidação de competência para a realização do ciclo completo de desenvolvimento (especificação, projeto, simulação, layout, envio para fabricação, encapsulamento, teste e qualificação) de Circuitos Integrados tolerantes a radiações, para aplicações aeroespaciais e afins. O uso de componentes eletrônicos com tais características é de extrema importância para sistemas aeroespaciais, visto que estão constantemente submetidos a radiações ionizantes (no espaço e na atmosfera).

Devido ao caráter estratégico do setor aeroespacial, existe um histórico de embargos, atrasos e limitações nos processos de importação de componentes específicos de forma que vários projetos do setor foram prejudicados e até mesmo encerrados. Portanto, apesar de haver uma grande disseminação de conhecimento teórico dos efeitos da radiação em eletrônicos, o conhecimento de aplicação e desenvolvimento é restrito de forma que é necessário que o Brasil desenvolva tal tecnologia de forma autóctone.

Neste projeto, o escopo concernente ao IEAv é:

1) Promoção de cursos de pós-graduação na área de circuitos tolerantes à radiação;

2) Projetos, simulações e ensaios de blocos básicos de circuitos eletrônicos (como amplificadores operacionais, comparadores e referências de tensão/corrente);

3) Estudo de técnicas de projeto e layout que melhorem o desempenho de circuitos em radiação;

4) Realização de ensaios de radiação em componentes eletrônicos produzidos no projeto;

5) Assessoramento na elaboração do planejamento de ensaios de radiação.

 

Projeto ERISA-D – Efeitos da Radiação Ionizante em Tripulações, Sistemas Aeroespaciais e Defesa

Gerente do projeto e Contato: Dr. Claudio Antônio Federico [Este endereço de email está sendo protegido de spambots. Você precisa do JavaScript ativado para vê-lo.]

Tel.: (12) 3947-5504

O ERISA-D é um projeto que visa à consolidação de capacitação na área de Efeitos da Radiação Ionizante em três áreas: Sistemas Aeroespaciais, Tripulação e Defesa. A importância disso é devido ao fato de a radiação ionizante, seja de origem natural seja oriunda de sistemas humanos, afetar tanto sistemas eletrônicos quanto biológicos, modificando seu funcionamento. Dessa forma, missões envolvendo ambientes sujeitos à radiação podem ter seu desempenho modificado por causa disso, evidenciando, assim, a importância de medidas de proteção de sistemas e mitigação de efeitos.

Na área de Sistemas Aeroespaciais, o objetivo é fornecer à força aérea brasileira e ao programa espacial sistemas que sejam tolerantes à radiação ionizante, seja pela confecção desses circuitos no Brasil seja pela caracterização de circuitos adquiridos de terceiros ou circuitos comerciais (COTS). Dessa forma, a pesquisa consiste na criação de uma biblioteca de circuitos eletrônicos tolerantes à radiação de uso geral e específico (aeroespacial), bem como a consolidação do processo de qualificação desses sistemas, utilizando-se dos Laboratórios da ENU-A. Cabe ressaltar que o projeto também abrange simulações e medições dos ambientes radioativos de operação aeroespacial, as quais são fundamentais para uma correta estimativa dos riscos para os sistemas embarcados e a avaliação experimental de blindagens para radiação ionizante.

Na área de Tripulações, o objetivo é conhecer o campo de radiação no interior de veículos aeroespaciais de forma a se determinarem os riscos aos quais as tripulações estão sujeitas e as medidas de proteção aplicáveis. Para isso, é necessária, inicialmente, a caracterização do ambiente por meio de simulações computacionais e equipamentos de medição específicos, embarcados em voos. Com isso e com uma análise técnica especializada, baseada em normas internacionais de radioproteção, podem ser sugeridos limites e recomendações para garantir a saúde das tripulações que devam executar operações em tais ambientes.

Na área de Defesa, o objetivo é dominar tecnologias de apoio a missões em áreas afetadas por eventos DQBRN. Engloba o conhecimento da expansão de plumas radiativas e nucleares em um determinado ambiente visando à determinação das contramedidas necessárias à contenção de um evento radiológico ou das medidas de proteção necessárias à execução de missões nas áreas afetadas. Dessa forma, a pesquisa se inicia na criação do ambiente de simulação capaz de simular os eventos físicos baseando-se em dados geográficos e climatológicos e sua integração com o ambiente de simulação operacional de forma a se determinarem as contramedidas necessárias para a resolução dos problemas práticos, ou guiar a condução das missões de maneira a minimizar os riscos e doses de radiação a serem recebidas durante sua execução. Também fazem parte dessa área a determinação experimental e validação de ameaças por medição direta com diferentes tecnologias avançadas, tais como o uso de drones ou tecnologia TeraHertz.

Um Flyer com as informações básicas de divulgação do projeto ERISA-D pode ser baixado aqui.

Solicitação de Apoio/Ensaio

Para solicitar ensaios ou apoio da ENU-A e seus Laboratórios, o primeiro passo é preencher o formulário de solicitação de ensaio e enviar um e-mail ao Chefe da Subdivisão ENU-A, para avaliar a viabilidade de apoio. Sugere-se efetuar a solicitação com antecedência de, pelo menos, três meses à data pretendida do ensaio. O formulário pode ser baixado aqui.

Linhas de Pesquisa

Transporte de radiação

É a base teórica da subdivisão. Utiliza Física e Engenharia Nuclear, Matemática e Computação, para determinar as características dos campos de radiação.

Blindagem de radiação

Calcula as barreiras de proteção para evitar danos biológicos e materiais. Determina os materiais absorvedores apropriados, e sua espessura, visando à proteção adequada. A blindagem se faz necessária em situações onde a radiação esteja presente, por exemplo: aparelhos de raios-X; aceleradores de partículas; reatores nucleares etc.

Radiação Cósmica

São estudados os efeitos das radiações existentes no espaço, em componentes eletrônicos. A radiação cósmica influencia no funcionamento de satélites e nas doses de radiação a que são expostos pilotos de aeronaves e astronautas. A energia das partículas carregadas presentes no espaço podem ser depositadas em componentes eletrônicos levando a falhas no seu funcionamento ou em tecidos humano levando a danos na saúde.

Neutrônica de reatores nucleares

A neutrônica de reatores realiza simulações computacionais de núcleo de reatores nucleares. Além dos reatores térmicos, são estudados os reatores rápidos que poderão se tornar a próxima geração de reatores nucleares terrestres e espaciais. Suas vantagens principais são: a economia de combustível, a pequena geração de lixo radioativo e seu tamanho reduzido.

Política, gestão e informação em C&T nuclear

A ENU-B acompanha e participa do desenvolvimento da Ciência Nuclear no Brasil. As pesquisas nesta área contribuem para a formação de opinião sobre Energia Nuclear e demonstra a sua necessidade para o desenvolvimento econômico e tecnológico do Brasil.

Medidas de defesa nuclear

O Brasil é uma nação pacífica e sempre mostrou seu interesse em contribuir para a estabilidade mundial. Nesta pesquisa são verificados os procedimentos e os conhecimentos necessários para que a população e as forças de defesa possam se abrigar dos efeitos de artefatos nucleares.

Teoria e Modelos Nucleares

São realizados estudos em Física Nuclear Teórica na área de reações nucleares induzidas por nêutrons, radiação gama, partículas carregadas e outras reações importantes no campo da energia nuclear. Esta linha de pesquisa é responsável, também, pela avaliação de dados nucleares considerados necessários e que não estejam disponíveis nas bibliotecas de dados nucleares avaliados distribuídas pela Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA).

Métodos de Processamento e Transporte

São desenvolvidos métodos para processamento de dados nucleares avaliados e métodos para a solução de problemas de transporte no campo da energia nuclear e áreas correlatas. Nesta linha de pesquisa é prestada, ainda, consultoria na utilização de bibliotecas de dados nucleares avaliados e multigrupo e no uso dos códigos processadores existentes.

Avaliação de sistemas de transporte de calor

A ENU-T tem conhecimentos nas áreas nuclear e aeroespacial, desenvolve programas computacionais de análise, equipamentos e sistemas de transferência de calor e massa. Presta consultoria e assessoria a projetos do Ministério da Defesa.

Termohidráulica e análise de segurança de reatores nucleares

A ENU-T realiza análises de acidentes em reatores nucleares, simulando seus sistemas de segurança, ativos e passivos. Analisa e projeta componentes de reatores nucleares, tais como, núcleo, gerador de vapor, circuito primário e secundário, etc. O grupo tem grande experiência no desenvolvimento de programas computacionais para análise dos fenômenos envolvidos e utiliza os programas das famílias COBRA e RELAP na simulação de reatores do tipo PWR e LMFBR.

Controle térmico de satélites

ENU-T realiza análises de sistemas para controle térmico de satélites, durante os vôos orbitais e de reentrada, e atua em projetos de sistemas de transporte de calor para aplicação em baixa e micro gravidade, inclusive de reatores espaciais. O grupo tem experiência na análise e no desenvolvimento de componentes de controle térmico, tais como: bombas eletromagnéticas, isolamentos térmico tipo multifolha, radiadores, tubos de calor, etc.

Simulação computacional

Com a experiência da ENU-T na solução de equações diferenciais e simulação computacional, pode-se prestar consultoria e assessoria na aplicação e desenvolvimento de métodos numéricos, programação computacional e no desenvolvimento de interfaces gráficas em áreas de interesse aeroespacial e nuclear.

Geradores Termoelétricos a Radioisótopos (GTR)

O GTR é um dispositivo para geração de energia elétrica, que funciona com o decaimento radioativo de actinídeos. Entre suas várias aplicações, destaca-se as missões espaciais de espaço profundo das naves Cassini e Galileo. Com a realização deste trabalho, espera-se conseguir uma contribuição importante em estudos neutrônicos, térmicos e elétricos de GTRs.

Materiais estruturais empregados na indústria aeroespacial

Estes materiais requerem baixa densidade, ponto de fusão elevado, alta resistência mecânica e resistência à oxidação em altas temperaturas. São considerados de interesse em propulsão líquida: as superligas à base de níquel, os compósitos cerâmicos, as cerâmicas oxidas, as barreiras térmicas e os intermetálicos. Os últimos são promissores na fabricação de pás de turbinas de baixa pressão e de compressores de alta pressão. A ENU-T atua no estudo de oxidação em alta temperatura dos intermetálicos à base de nióbio (sistema ternário Nb-Si-B).

Processamento de sinais

São desenvolvidos métodos e procedimentos para a extração e análise de ruídos. Atualmente são estudados os filtros do tipo abg e os que utilizam o conceito de Kalman para a redução das incertezas no rastreamento de foguetes.

 

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