CENTRO DE DESENVOLVIMENTO DA TECNOLOGIA NUCLEAR

Empresas Nucleares Brasileiras SA

VIGÉSIMO QUINTO ANIVERSÁRIO DA PRIMEIRA CRITICALI DADE DO REATOR NUCLEAR DE PESQUISA IPR-R1 ~

Paulo de Carvalho Tõfani Roberto Stas1u1ev1c1us

Guilherme Roedel NUCLEBRAS/COTN-603 ,

CENTRO DE DESENVOLVIMENTO DA TECNOLOGIA NUCLEAR

EMPRESAS NUCLEARES BRASILEIRAS S.A. - NUCLEBRÁS CENTRO DE DESENVOLVIMENTO DA TECNOLOGIA NUCLEAR

DEPARTAMENTO DE APOIO TÉCNICO

VIGÉSIMO QUINTO ANIVERSÁRIO DA PRIMEIRA CRITICAL]. DADE DO REATOR NUCLEAR DE PESQUISA IPR-R1

Paulo de Carvalho Tõfani Roberto Stasiulevicius

Guilherme Roedel

NUCLEBRÃS/CDTN-6O3

Trabalho apresentado na 37$ Reunião Anual da Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência, Belo Horizonte, 10-17 julho de 1985.

Belo Horizonte 1988

VIGÉSIMO QUINTO ANIVERSÁRIO DA

PRIMEIRA CRITICALIDADE DO REATOR

NUCLEAR DE PESQUISA IPR-R1

Paulo de Carvalho Tófani Roberto Stasiulevicius Guilherme Roedel

R E S U M O

0 Instituto de Pesquisas Radioativas (IPR) fci criado, em 1952, na Escola de Engenharia da Universidade Federal de M^ nas Gerais, em Belo Horizonte, onde foi implantado um re£ tor nuclear de pesquisa da marca TRIGA, o IPR-R1. Aos seis de novembro de 1960 este reator atingiu, pela primeira vez, as condições de criticai idade. O IPR-R1 foi, posteriormen-te, o b r a d o sob os auspícios da Comissão Nacional de Ener-gia Nuclear e, atualmente, é parte integrante do Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear da NUCLEBRftS. No pe-ríodo de vinte e cinco anos foi operado com segurança duraji te 20.000 horas. Ao longo dos anos, diversas melhorias fo-ram incorporadas ao projeto inicial. A potência nominal foi aumentada de 30 para 100 kW e, atualmente, encontra-se em andamento um projeto para um novo aumento de potência, para 250 kW, pela adição de novos elementos combustíveis e novo sistema de remoção do calor gerado no núcleo. Um tanque de alumínio foi introduzido visando reforçar a integridade de contenção do poço. Sistemas pneumáticos foram desenvolvi -dos para colocação de amostras em pontos de irradiação, com características de exp*;ição, coleta e tratamento de dados controladas automaticamente. Com relação aos usos do IPR-Rl, cerca de 400.000 amostras foram irradiadas. Foram rea-lizadas pesquisas nas áreas de física de reatores, física nuclear e química nuclear. Diversos tipos de radionucií-deos foram produzidos para aplicação na indústria, medicina, biologia e ecologia. Determinações analíticas de elementos químicos foram possibilitadas pelo emprego de técnicas de a tivação neutronica. Alem disso, foram realizados treinameji tos de técnicos e dentistas na area nuclear.

REATOR NUCLEAR DE PESQUISA IPR-R1

O IPR-R1 e um reator nuclear do tipo TRIGA HARK I destina-do a pesquisa, produção de radionuclideos e treinamento. A pri. •eira criticalidade do reator data de noveabro de 1960, desde quando opera satisfatoriamente C O M suas propriedades intrínse-cas de segurança. Atualmente, a potência térmica maxima alcan-çada i de 100 kU, ã qual corresponde um fluxo de niutrons tirmi cos na região central do núcleo de 4,3 x 10 n.cm .s .

Na Figura 1 é apresentado un corte vertical do tanque de aço do reator, incluindo-se melhorias com relação a sua versão original. 0 núcleo cilíndrico contendo 58 elementos cumbustí-veis-moderadores situa-se na base do tanque sob coluna de água. Esses elementos são constituídos por liga de urânio enriquecido a 20X e hidreto de zircônio. A água exerce funções de refrige-rante, blindagem, moderador e refletor. 0 núcleo i circundado por refletor composto de anel de barras e cilindro oco de grafj_ ta. 0 controle do reator i efetuado con auxilio de tris barras de carboneto de boro.

Para o uso normal do reator como aparelho de irradiação são utilizados quatro locais: tubo central, mesa giratória, posição do anel de grafita e posição externa ao núcleo. No tubo cen-tral dispõe-se de fluxo máximo de neutrons. Na mesa que gira em torno do eixo do núcleo, no interior do refletor cilíndrico de grafita, com quarenta receptaculos, permite-se irradiação e

fluxos uniformes. Em uma posição nlo preenchida por grafita no

anel de barras refietoras e em outra externa ao refletor cilíndrico, i facultada a Irradiação a fluxos de niutrons com dife

-rentes razões entre tivn1cos e rápidos. Na posição exterior

predominam, naturalmente, os neutrons térmicos. Estes dois úl-timos locais são alcançados por sistemas pneumaticos que permi* tem inserção e retirada de amostras em tempos controlados auto-maticamente.

•do das barras 4c controle Coaaado e Indicador de posiçio da çe»i giratória figa central Sisteaa i Jiibo de aces so a Mesa gT ratÕri a ~~ giratória Canara de ionízaçio Tanques d chapa de aço e aluniPio Tubo central-Barra de controle Refletor

Revés t i nen to In, terno de alumírTío

Concreto

VISTA EH CORTE 0 0 REATOR IPR-R1 MOSTRANDO O N0CLEO E O REFLETOR

PRINCIPAIS USOS DO REATOR NUCLEAR OE PESQUISA IPR-R1

1. ANALISES POR NEUTRON ATIVAÇXO . Pesouisas eu Radioouíaica . Finalidades Industriais

. EXDIoração Mineral (Técnica de Neutrons Retardados)

2. PRODUÇÃO DE RADIOIS0TOPOS

. Produção (cerca de 40 tipos de radioisõtopos)

. Aplicações Industriais (Au-198, Mn-56, Ir-192, etc) . Estudos de Meio AMOiente

. Aplicações Médicas (1-131)

. Pesquisas em Física Nuclear, Reatores e Estado Sólido . Medidas e Calibrações para Dosinetría das Radiações . Aplicações Educacionais

3. SERVIÇOS ESPECIAIS DE IRRADIAÇÃO

. Testes Industriais de Acos Especiais (Autoradiografia) . Implantação de testes com Neutrongrafia

4. MEDIDAS DE PARÂMETROS NUCLEARES . Física Nuclear e de Reatores . Tecnologia Nuclear

5. SUPORTE ÀS UNIVERSIDADES E INTITUIÇOES DE PESQUISA DO PAÍS . Desenvolvimento das Pesquisas

. Apoio aos Trabalhos de Teses . Aulas Praticas com o IPR-R1 . Estágios Avançados

6. TREINAMENTO DE OPERADORES DO REATOR IPR-R1

. Implementação de Programas de Retreinamento dos Operadores

7. SUPORTE AO PROGRAMA BRASILEIRO DE CENTRAIS NUCLEARES , Treinamento de Operadores para as Centrais de Angra

. Produção de Isõtopos Radioativos Especiais para Testes em ANGRA-1.

RESULTADOS RELEVANTES

(Figuras 2 e 3)

Manutenção da Segurança das Operações Realizadas

Realizadas cerca de 400.000 irradiações de amostras

Publicação Externa e Interna de Cerca de 200 Documentos cos

Contribuição Significativa para a Expansão das Reservas Brasj^ leiras de Urânio (5a. Posição no Contexto Mundial)

Contribuição para os Estudos de Meio Ambiente (Costa Brasilej^ ra, Rios e Canais do Pais)

Contribuição para Formação de Duas Centenas de Operadores de Reatores de Pesquisas e Centrais Nucleares

Contribuição para Formação de Pessoal Especializado no PaTs, durante os 25 ?nos de Operação Continua do Reator IPR-R1.

NUCLEDRAS COTN/DOR.PD 132 TCCNICOS DE MtVELUêOIO

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(CURSO DE TREINAMENTO DE OPERADORES EM REATORES DE PESQUISA)

f» T»

USO DO IPR-R1 NA AVALIAÇÃO DE RESERVAS DE URÂNIO FIGURA 3