Êoen
AUTARQUIA ASSOCIADA A UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESTUDO COMPARATIVO DA RELAÇÃO CUSTO BENEFICIO
DOS MÉTODOS DE PRODUÇÃO DE ''Mo: FISSÃO DE '''U
E REAÇÃO DE CAPTURA NEUTRÓNICA NO " M o
SERGIO YUKIO TAKAHASHI
Dissertação apresentada como parte dos requisitos para obtenção do Grau de Mestre em Ciências na Área de Tecnologia Nuclear-Aplicações.
Orientador:
Dr. João Alberto Osso Jr.
Sâo Paulo
2004
INSTITUTO DE PESQUISAS ENERGÉTICAS E NUCLEARES Autarquía a s s o c i a d a à Universidade de Sâo Paulo
ESTUDO COMPARATIVO DA RELAÇÃO CUSTO BENEFÍCIO DOS MÉTODOS DE PRODUÇÃO DE ^^Mo: FISSÃO DE " ^ U E REAÇÃO DE CAPTURA
NEUTRÓNICA NO ^^Mo.
Sergio Yukio Takahashi 4. j -r
Dissertação apresentada c o m o parte d o s requisitos para obtenção do Grau de Mestre e m Ciências na Área de Tecnologia Nuclear -Aplicações
Exemplar revisado pelo autor Orientador:
Dr. João A l b e r t o Osso Jr.
SÃO PAULO
11
DEDICATÓRIA
Dedico este trabaltio à minhia esposa Neusa e às minhas filhas Erika e Emily que estiveram sempre presentes e apoiando esta empreitada.
111
AGRADECIMENTOS
Primeiramente gostaria de agradecer a Deus, por ter aberto esta oportunidade na minha vida.
Quero apresentar os meus agradecimentos principalmente ao meu orientador Dr. João Alberto Osso Jr, que buscou de todas as formas que o trabalho fosse realizado.
A minha maior alegria são as pessoas que tive a oportunidade de conhecer durante esta jornada, e que devo o sucesso do empreendimento, e para estas pessoas o meu especial obrigado, pelo apoio pelas palavras de incentivo no momento de dificuldades e pelo espírito de companheirismo e bem querer. Pessoas da diretoria, todos da CPG, e de outras unidades.
O meu muito obrigado por estarem comigo e por poder conhecer e aprender muito com todos vocês.
I V
EPÍGRAFE
As d e c i s õ e s i n t e l i g e n t e s são e n c o n t r a d a s nos d i á l o g o s e n t r e a r e a l i d a d e e o s o n h o
ESTUDO COMPARATIVO DA RELAÇÃO CUSTO BENEFÍCIO DOS MÉTODOS DE PRODUÇÃO DE ^^Mo: FISSÃO DE "''U E REAÇÃO DE CAPTURA
NEUTRÓNICA NO ^^Mo. S e r g i o Y u k i o T a k a h a s h i R E S U M O E s t e t r a b a l h o a n a l i s a os b e n e f í c i o s e c u s t o s r e s u l t a n t e s na p r o d u ç ã o de g e r a d o r e s de t e c n é c i o , u t i l i z a n d o , c o m o b a s e , M o l i b d ê n i o o b t i d o por d u a s f o n t e s d i f e r e n t e s . P a r a e s t a a n á l i s e , f o r a m i n v e s t i g a d o s d o i s p r o c e s s o s de f a b r i c a ç ã o d o M o l i b d ê n i o , no q u a l um é i m p o r t a d o , o b t i d o por m e i o da f i s s ã o de u r â n i o , u t i l i z a d o a t u a l m e n t e , e o u t r o p r o c e s s o de p r o d u ç ã o é o do M o l i b d ê n i o g e l , p r o c e s s o i n t e i r a m e n t e n a c i o n a l , d e s e n v o l v i d o por p e s q u i s a d o r e s do I P E N . F o r a m c o m p i l a d o s , t a m b é m , os c u s t o s i n e r e n t e s a o s d o i s p r o c e s s o s de o b t e n ç ã o do M o l i b d ê n i o . C o n c l u i - s e q u e , e m b o r a e x i s t a m a s p e c t o s p o s i t i v o s e n e g a t i v o s em a m b o s os p r o c e s s o s , os d o i s d e v e m ser m a n t i d o s : o M o l i b d ê n i o g e r a d o por f i s s ã o d e v e r á a t e n d e r à f a b r i c a ç ã o de g e r a d o r de t e c n é c i o c o m a t i v i d a d e a c i m a de 1 , 8 5 x 1 0 ^ ° B q (SOOmCi) e o do M o l i b d ê n i o g e l p a r a os g e r a d o r e s de T e c n é c i o - 9 9 m de a t i v i d a d e s de 9 , 2 5 X 1 0 ^ B q ( 2 5 0 m C i ) e 1 , 8 5 x 1 0 ^ ° B q . E s t e l i m i t e d e a t i v i d a d e p o d e r á ser a m p l i a d o , d e s d e q u e o r e a t o r I E A R - 0 1 p o s s a o p e r a r c o m u m a p o t ê n c i a m a i o r e c o m j o r n a d a de t r a b a l h o em 3 t u r n o s .
V I C O M P A R A T I V E S T U D I E S OF T H E R E L A T I O N C O S T S / B E N E F I T S OF T H E P R O D U C T I O N M E T H O D S OF ^ ^ M o : F I S S I O N OF ^ ' ^ U A N D N E U T R O N C A P T U R E R E A C T I O N O N ^^Mo S e r g i o Y u k i o T a k a h a s h i A B S T R A C T T h i s w o r k a n a l y s e s t h e b e n e f i t s a n d c o s t s t h a t a r e t h e r e s u l t s of t h e p r o d u c t i o n of T e c h n e t i u m g e n e r a t o r s , u s i n g ^^Mo p r o d u c e d by t w o d i f f e r e n t w a y s . For t h i s a n a l y s i s , t h e p r o d u c t i o n p r o c e s s of Mo, n o w a d a y s i m p o r t e d , o b t a i n e d t h r o u g h t h e f i s s i o n of u r a n i u m . T h e s e c o n d p r o c e s s is t h e g e l g e n e r a t o r t h a t is t o t a l l y n a t i o n a l , d e v e l o p e d by r e s e a r c h e r at I P E N . T h e s e l f - s u s t a i n e d c o s t s w e r e e v a l u a t e d for b o t h p r o d u c t i o n p r o c e s s e s . T h e c o n c l u s i o n w a s t h a t a l t h o u g h p o s i t i v e a n d n e g a t i v e a s p e c t s a p p e a r in both p r o c e s s e s , t h e y must r e m a i n : F i s s i o n Mo w i l l s u p p l y t h e g e n e r a t o r s w i t h a c t i v i t i e s h i g h e r t h a n 1 . 8 5 x 1 0 ' ° B q a n d t h e gel g e n e r a t o r w i l l s u p p l y a c t i v i t i e s up to 1 . 8 5 x 1 0 ' ° B q . T h i s l i m i t a t i o n c a n be o v e r c o m e if the p o w e r of t h e R e a c t o r is u p g r a d e d a n d if t h e i r r a d i a t i o n t i m e c o v e r s t h e 3 s h i f t s .
S U M Á R I O
vil
1 INTRODUÇÃO
1 . 1 Histórico do IPEN 1.1.1 Missão do IPEN
1.1.2 Missão do Centro de Radiofarmácia 1.1.3 0 C e n t r o d e R a d i o f a r m á c i a
1.1.4 P r o d u t o s p a r a m e d i c i n a n u c l e a r 1.1.4.1 R a d i o i s ó t o p o s p r i m á r i o s
1.1.4.2 Moléculas Marcadas
1.1.4.3 Conjunto de Reagentes Liofilizados para radiodiagnóstico (kits)
1.1.4.4 Geradores de Molibdènio/Tecnécio 1.2 Geradores de Tecnécio - 99m
1.2.1 Tecnécio-99 meta estável 1.2.2 Produção de^^Mo
1.2.2.1 Produção de ^^Mo em ciclotrón
1.2.2.2 Produção de ^ M o em reator nuclear pela fissão de '''"'U 1.2.2.3 Produção de ^ M o em reator nuclear pela ativação de alvos de Mo
2. OBJETIVOS 3. METODOLOGIA
3.1 Produção de ^ M o a Partir da Fissão do ^ ^ U
3.1.1 Métodos de separação do ^ M o dos produtos de fissão 3.2 Produção de ^ M o a partir da ativação neutrónica do Mo 3.2.1 Gerador tipo gel no IPEN
3.2.2 Preparo do gerador contendo o gel MoZr 3.2.3 Identificação da estrutura do gel
3.2.4 Projeto, montagem e testes dos equipamentos para produção rotineira.
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 4.1 Custos incorrentes
4.1.1 Molibdênio obtido através da fissão de Urânio 4.1.2 Molibdênio gel produzido no IPEN
4.1.3 Gerador tipo gel produzido no IPEN - alvo enriquecido 4.2 Análise crítica dos processos de produção
4.2.1 Molibdênio por fissão 4.2.2 Molibdênio GEL 5 CONCLUSÃO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 235, Página 1 1 2 2 2 5 5 6 7 7 7 7 8 9 9 9 10 11 11 16 17 19 22 22 23 26 26 26 37 40 42 42 44 46 47
V l l l
LISTA DE F I G U R A S
Figura 1 : Rendimento de produção de fissão témriica versus número de massa. 13
Rgura 2: Diagrama da formulação b^ica do preparo do gel de MoZr 21
Figura 3: Diagrama do gerador de ^ M o - ^ ^ c tipo cromatográfico 22
Rgura 3: Diagrama dos equipamentos para o processan^nto do gel de MoZr ...24
IX
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Geradores de '^Mo-^^^c - Distribuição semanal 27
Tabela 2: Custo total do gerador 27
Tabela 3: Custo da matéria prima dos geradores de fissão 28
Tabela 4: Atividade especifica de ^iWo no in^diador de Be 38
Tabela 5: Massa de ge! para produzir geradores 39
Tabela 6: Custo para a produção de geradores ...41
Tabela 7: Custo dos elementos combustíveis 45
Tabela 8: Balanço anual de consumo de elementos combustíveis
e economía de divisas 46
Tabela 9: Balanço anual de consumo de elementos combustíveis
e economia de divisas 46
1 . I N T R O D U Ç Ã O 1.1 H i s t ó r i c o d o I P E N O I n s t i t u t o de P e s q u i s a s E n e r g é t i c a s e N u c l e a r e s - I P E N f o i f u n d a d o e m 1956 c o m o o b j e t i v o de r e a l i z a r p e s q u i s a s c i e n t í f i c a s e t e c n o l ó g i c a s e f o r m a r e s p e c i a l i s t a s na á r e a n u c l e a r . É u m a a u t a r q u í a e s t a d u a l v i n c u l a d a à S e c r e t a r i a de C i ê n c i a , T e c n o l o g i a , D e s e n v o l v i m e n t o E c o n ô m i c o e T u r i s m o do E s t a d o d e S ã o P a u l o -C E T D E T - S e a s s o c i a d a , p a r a f i n a l i d a d e s de e n s i n o , à U n i v e r s i d a d e de S ã o Paulo ( U S P ) , m a n t i d o e g e r i d o , t é c n i c a e a d m i n i s t r a t i v a m e n t e , p e l a C o m i s s ã o N a c i o n a l de E n e r g i a N u c l e a r ( C N E N ) . L o c a l i z a d o em S ã o P a u l o , na C i d a d e U n i v e r s i t á r i a " A r m a n d o de S a l e s O l i v e i r a " , o c u p a u m a á r e a t o t a l d e 5 0 0 . 0 0 0 m^. S e u s l a b o r a t ó r i o s e i n s t a l a ç õ e s t o t a l i z a m 1 0 1 . 0 0 0 m^ de á r e a c o n s t r u í d a . O IPEN é u m a i n s t i t u i ç ã o de p e s q u i s a s q u e o f e r e c e s e r v i ç o s e p r o d u t o s nas á r e a s n u c l e a r e c o r r e l a t a e, de a c o r d o c o m a Lei 4 1 1 8 de 27 d e j u l h o de 1 9 6 2 , as a t i v i d a d e s n u c l e a r e s em t e r r i t ó r i o n a c i o n a l s ã o um m o n o p ó l i o c o n s t i t u c i o n a l da U n i ã o . O m o n o p ó l i o é e x e r c i d o p e l a CNEN q u e r e c e b e os v a l o r e s o r ç a m e n t á r i o s do M C T , p r i o r i z a e os d i s t r i b u i e n t r e as s u a s c o n t r o l a d a s . Na área m é d i c a , o I P E N é r e s p o n s á v e l p e l a p r o d u ç ã o e d i s t r i b u i ç ã o de r a d i o f á r m a c o s , f o r n e c e n d o os à c e r c a de 2 5 0 c l í n i c a s e h o s p i t a i s em todo o B r a s i l e no e x t e r i o r , p e r m i t i n d o a r e a l i z a ç ã o de c e r c a de 2 . 0 0 0 . 0 0 0 p r o c e d i m e n t o s de m e d i c i n a n u c l e a r por a n o . A l é m das a t i v i d a d e s d e P e s q u i s a e D e s e n v o l v i m e n t o ( P & D ) t r a d i c i o n a l m e n t e p r a t i c a d a s no I n s t i t u t o , o I P E N v e m c o n d u z i n d o um a m p l o p r o g r a m a n a s á r e a s de b i o t e c n o l o g i a , d e s e n v o l v e n d o p r o c e s s o s p a r a a o b t e n ç ã o e p u r i f i c a ç ã o de h o r m ô n i o s h u m a n o s por
e n g e n h a r i a g e n é t i c a , m a t e r i a i s a v a n ç a d o s , o b t e n d o e p r e p a r a n d o m a t e r i a i s e s p e c i a i s , b i o m a t e r i a i s , s a ú d e , r a d i o p r o t e ç ã o e s e g u r a n ç a n u c l e a r , e n e r g i a e m e i o a m b i e n t e e n g e n h a r i a de s i s t e m a s e t e c n o l o g i a de r e a t o r e s n u c l e a r e s , t e c n o l o g i a d e m a t e r i a i s e c i c l o do c o m b u s t í v e l n u c l e a r . C o m o f o r m a de a t u a ç ã o , a l é m d a c o m e r c i a l i z a ç ã o de p r o d u t o s j á d e s e n v o l v i d o s e da p r e s t a ç ã o d e s e r v i ç o s e m d i v e r s a s á r e a s , c o m o a a f e r i ç ã o e a c a l i b r a ç ã o d e i n s t r u m e n t o s , o I P E N d e s e n v o l v e p r o j e t o s e m s u a á r e a d e a t u a ç ã o , d i s p o n i b i l i z a n d o s u a c a p a c i t a ç ã o t e c n o l ó g i c a p a r a p a r c e r i a s , t a n t o c o m o s e t o r p r i v a d o c o m o c o m o s e t o r p ú b l i c o , p o r m e i o d e c o n t r a t o s e s p e c í f i c o s o u p e l o C e n t r o I n c u b a d o r d e E m p r e s a s de B a s e T e c n o l ó g i c a . D e n t r e as e s t r a t é g i a s do I P E N , a b u s c a da i n o v a ç ã o d a g e s t ã o e a v a l o r i z a ç ã o p r o f i s s i o n a l d o s s e u s c o l a b o r a d o r e s é de s u m a i m p o r t â n c i a . 1.1.1 M i s s ã o d o I P E N "O n o s s o c o m p r o m i s s o é c o m a m e l h o r i a da q u a l i d a d e de v i d a da p o p u l a ç ã o b r a s i l e i r a , p r o d u z i n d o c o n h e c i m e n t o s c i e n t í f i c o s , d e s e n v o l v e n d o t e c n o l o g i a s , g e r a n d o p r o d u t o s e s e r v i ç o s e f o r m a n d o r e c u r s o s h u m a n o s n a s á r e a s n u c l e a r e c o r r e l a t a s " . 1.1.2 M i s s ã o d o C e n t r o d e R a d i o f a r m á c i a " P r o d u z i r R a d i o f á r m a c o s p a r a a r e a l i z a ç ã o de d i a g n ó s t i c o s e t e r a p i a em M e d i c i n a N u c l e a r , c o n t r i b u i n d o p a r a a m e l h o r i a da q u a l i d a d e de v i d a d o s p a c i e n t e s " . 1.1.3 O C e n t r o d e R a d i o f a r m á c i a O C e n t r o de R a d i o f a r m á c i a ( C R ) , u n i d a d e do I P E N / C N E N -SP, em c o n j u n t o c o m a c l a s s e m é d i c a , v e m d e s e n v o l v e n d o a m e d i c i n a n u c l e a r no país c o m a p e s q u i s a , d e s e n v o l v i m e n t o , p r o d u ç ã o , d i s t r i b u i ç ã o e f o r n e c i m e n t o de r a d i o f á r m a c o s p a r a d i a g n ó s t i c o s e t e r a p i a s . E s t e s p r o d u t o s s ã o f o r n e c i d o s a o s c e n t r o s de d i a g n ó s t i c o s d e h o s p i t a i s e c l í n i c a s de t o d o o p a í s . O I n s t i t u t o d e P e s q u i s a s E n e r g é t i c a s e N u c l e a r e s i n i c i o u as a t i v i d a d e s de p r o d u ç ã o de r a d i o i s ó t o p o s p a r a uso na M e d i c i n a
N u c l e a r em f i n s de 1 9 5 9 , d i s t r i b u i n d o a p r i m e i r a p a r t i d a de '^^1 p a r a d i a g n ó s t i c o da f u n ç ã o t i r e o i d i a n a . S u b s e q ü e n t e m e n t e , ao l o n g o d o s a n o s , o u t r o s r a d i o e l e m e n t o s f o r a m o b t i d o s no r e a t o r n u c l e a r I E A - R 1 : o ^^^Au c o l o i d a l p a r a e s t u d o da f u n ç ã o h e p á t i c a e t e r a p i a de t u m o r e s i n t r a c a v i t á r i o s , o ^^Cr p a r a m a r c a ç ã o d e h e m á c i a s , o ^"^Na e '^^K p a r a e s t u d o s do e s p a ç o s ó d i o e p o t á s s i o r e s p e c t i v a m e n t e . T a m b é m f o i p o s s í v e l a p r o d u ç ã o d e ^^P e ^ ^ S , e s t e ú l t i m o p a r a u s o em a g r i c u l t u r a . S u b s t â n c i a s m a r c a d a s c o m ^^Cr e ^^^1 p a r a o d i a g n ó s t i c o d e d i v e r s a s f u n ç õ e s do o r g a n i s m o h u m a n o f o r a m p r e p a r a d a s c o m ó t i m a a c e i t a ç ã o p e l a c l a s s e m é d i c a b r a s i l e i r a . A p ó s mais de 2 0 a n o s de e x p e r i ê n c i a na á r e a de p r o d u ç ã o de r a d i o i s ó t o p o s em r e a t o r n u c l e a r , f o i p o s s í v e l a o s p e s q u i s a d o r e s do I P E N , g r a ç a s à a q u i s i ç ã o de um c i c l o t r ó n C V - 2 8 , a d q u i r i u t a m b é m a p r á t i c a n a o b t e n ç ã o de r a d i o f á r m a c o s n e s s e i m p o r t a n t e e q u i p a m e n t o . Foi a s s i m q u e se t o r n o u r e a l i d a d e a p r e p a r a ç ã o d e , por e x e m p l o , ^''Ga p a r a a l o c a l i z a ç ã o de l e s õ e s i n f l a m a t ó r i a s e t u m o r e s de t e c i d o m o l e e t a m b é m d o ^^^1 q u e , p o r t e r m e i a - v i d a i n f e r i o r à do e n ã o ser e m i s s o r d e r a d i a ç ã o |3-, é d e g r a n d e u t i l i d a d e no d i a g n ó s t i c o d a f u n ç ã o t i r e o i d i a n a c o m m e n o r d o s e de a b s o r v i d a a o p a c i e n t e . Nos m e a d o s de 1 9 7 9 , a c l a s s e m é d i c a b r a s i l e i r a j á v i n h a u t i l i z a n d o g e r a d o r e s de ^^Mo-^^"'Tc d e f a b r i c a ç ã o e s t r a n g e i r a e p r e p a r a d o s c o m ^®Mo o b t i d o na f i s s ã o do ^ ^ ^ U , d e v i d o à o p e r a ç ã o d e s c o n t i n u a d a do r e a t o r I E A - R 1 , b e m c o m o a b a i x a p o t ê n c i a d e s e n v o l v i d a , não h a v i a p o s s i b i l i d a d e de se p r o d u z i r o ^^Mo no B r a s i l . N e s s a o c a s i ã o , o I P E N c o n t r i b u í a c o m os m é d i c o s b r a s i l e i r o s p r e p a r a n d o c o n j u n t o s de r e a t i v o s l i o f i l i z a d o s p a r a q u e os u s u á r i o s m a r c a s s e m e s s e s p r o d u t o s c o m o ^^"^Tc "in l o c o " , o b t i d o dos g e r a d o r e s i m p o r t a d o s . Em f i n s d e 1 9 8 0 , m é d i c o s n u c l e a r e s p r o c u r a r a m o I P E N a fim de s a b e r e m se e s t e p o d e r i a p r o d u z i r os g e r a d o r e s de ^^"^Tc, d a d o o a u m e n t o s e m p r e c r e s c e n t e n o s p r e ç o s c o b r a d o s p e l o s
f o r n e c e d o r e s i n t e r n a c i o n a i s . Os p e s q u i s a d o r e s da á r e a de p r o d u ç ã o e n t u s i a s m a d o s c o m a s u g e s t ã o i n i c i a r a m os t r a b a l l i o s e x p e r i m e n t a i s c o m ^^Mo i m p o r t a d o do C a n a d á e, f i n a l m e n t e e m 1981 f o i p o s s í v e l o a t e n d i m e n t o à c l a s s e m é d i c a b r a s i l e i r a c o m g e r a d o r e s de ^^""Tc p r e p a r a d o s c o m t e c n o l o g i a n a c i o n a l . A t u a l m e n t e , o I P E N p r e p a r a c e r c a d e 2 6 0 g e r a d o r e s de ^^'"Tc por s e m a n a a t e n d e n d o t o d a a d e m a n d a do p a í s , b e m c o m o , e x p o r t a n d o p a r a a B o l í v i a . M a n i f e s t a r a m i n t e r e s s e t a m b é m , o P a r a g u a i e o U r u g u a i . É i m p o r t a n t e m e n c i o n a r q u e a m a i o r i a d o s e x a m e s de d i a g n ó s t i c o s n a á r e a n u c l e a r s ã o r e a l i z a d o s c o m ^^'"Tc. G r a n d e p a r t e d o s r a d i o i s ó t o p o s u s a d o s na M e d i c i n a N u c l e a r é h o j e i m p o r t a d a , f r a c i o n a d o s n o I P E N e d i s t r i b u í d o s e m t o d o o t e r r i t ó r i o n a c i o n a l . C o m o i n t u i t o d e n a c i o n a l i z a r t o d a a p r o d u ç ã o de r a d i o i s ó t o p o s , o I P E N r e a l i z o u r e f o r m a s no r e a t o r I E A - R 1 p a r a q u e a s u a p o t ê n c i a a l c a n c e 5 M W em o p e r a ç ã o c o n t í n u a . A a q u i s i ç ã o de o u t r o c i c l o t r ó n c o m e n e r g i a d e p r ó t o n s de 3 0 M e V e d o i s f e i x e s s i m u l t â n e o s de i r r a d i a ç ã o p o s s i b i l i t o u o a u m e n t o da p r o d u ç ã o d e ^ ^ ^ 1 , a p r o d u ç ã o de ^^Ga, ' ' " i n , ^ ° ' T I p a r a e s t u d o s do m i o c á r d i o e de ^^F p a r a e s t u d o s do m e t a b o l i s m o c e r e b r a l e de t u m o r e s . C o m o r e a t o r o p e r a n d o c o n t i n u a m e n t e e em a l t a p o t ê n c i a h a v e r á p o s s i b i l i d a d e de se p r o d u z i r ^^Mo n e c e s s á r i o a o s g e r a d o r e s . A n e c e s s i d a d e e o a c e r t o d o s p r o d u t o s , no q u e se r e f e r e à q u a l i d a d e , v a r i e d a d e e p r e ç o , e s t á p o s s i b i l i t a n d o a e x p a n s ã o e o d e s e n v o l v i m e n t o d e um i m p o r t a n t e r a m o d a m e d i c i n a , que é a n u c l e a r , e c o n t r i b u i n d o p a r a q u e n o v o s p r o f i s s i o n a i s a t u e m n e s t a e s p e c i a l i z a ç ã o com um d i a g n ó s t i c o p r e c o c e e a l t a q u a l i d a d e na i n f o r m a ç ã o , p o s s i b i l i t a n d o d e s s a m a n e i r a um t r a t a m e n t o e f i c a z . O CR i m p l e m e n t o u o S i s t e m a da Q u a l i d a d e c o m a c e r t i f i c a ç ã o ISO 9 . 0 0 0 c o m a c e r t i f i c a ç ã o d e s d e o 24 a g o s t o de 1.999, s e n d o r e c e r t i f i c a d o na v e r s ã o 2 0 0 0 , 1 3 . 1 2 . 2 0 0 3 , pela F u n d a ç ã o V a n z o l i n i , c o m r e c o n h e c i m e n t o da I n t e r n a t i o n a l C e r t i f i c a t i o n N e t w o r k , As s u a s a t i v i d a d e s a t e n d e m , t a m b é m às n o r m a s , n a c i o n a i s e i n t e r n a c i o n a i s , de P r o t e ç ã o R a d i o l ó g i c a e S e g u r a n ç a do M e i o
A m b i e n t e e às B o a s P r á t i c a s de F a b r i c a ç ã o - B P F , a n e x o 1 da r e s o l u ç ã o R D C n ° 1 3 4 d e 13 de j u l h o de 2 0 0 1 da A g ê n c i a N a c i o n a l de V i g i l â n c i a S a n i t á r i a . 1.1.4 P r o d u t o s para m e d i c i n a n u c l e a r A M e d i c i n a N u c l e a r é d e f i n i d a c o m o a a p l i c a ç ã o de m a t e r i a i s r a d i o a t i v o s no d i a g n ó s t i c o e t e r a p i a de p a c i e n t e s . Os r a d i o i s ó t o p o s são e s c o l h i d o s p e l a s s u a s c a r a c t e r í s t i c a s f í s i c a s de d e c a i m e n t o f a v o r á v e i s à u t i l i z a ç ã o in v i v o , e p o d e m ser a p l i c a d o s na s u a f o r m a q u í m i c a m a i s s i m p l e s o u e n t ã o i n c o r p o r a d o s em u m a v a r i e d a d e d e c o m p o s t o s q u í m i c o s p a r a u s o em m e d i c i n a n u c l e a r , e s c o l h i d o s p e l a s s u a s p r o p r i e d a d e s b i o q u í m i c a s , f i s i o l ó g i c a s e m e t a b ó l i c a s . Os r a d i o i s ó t o p o s s ã o á t o m o s i n s t á v e i s d e e l e m e n t o s q u í m i c o s q u e d e c a e m p o r e m i s s ã o d e p a r t í c u l a s e f ó t o n s . P o d e m ser p r o d u z i d o s por via d i r e t a em r e a t o r o u em a c e l e r a d o r e s d e p a r t í c u l a s e por v i a i n d i r e t a a p a r t i r d e g e r a d o r e s . O r a d i o f á r m a c o p o d e ser c o n s t i t u í d o a p e n a s d o r a d i o i s ó t o p o p r i m á r i o ou do r a d i o i s ó t o p o a c o p l a d o à m o l é c u l a d e u m a s u b s t â n c i a . No C e n t r o d e R a d i o f a r m á c i a são p r o d u z i d o s os s e g u i n t e s t i p o s de p r o d u t o s : 1 . 1 . 4 . 1 . R a d i o i s ó t o p o s p r i m á r i o s A m a i o r i a d o s p r o d u t o s de r a d i o i s ó t o p o s p r i m á r i o s é i m p o r t a d a do C a n a d á c o m o : O c r o m o - 5 1 e m o l i b d ê n i o - 9 9 (^^Mo) u t i l i z a d o na c o n s t r u ç ã o de um g e r a d o r p a r a o b t e n ç ã o d e o u t r o r a d i o i s ó t o p o , que é o t e c n é c i o - 9 9 m (^^"^Tc). O u t r o s p r o d u t o s de r a d i o i s ó t o p o s p r i m á r i o s são p r o d u z i d o s no I P E N , c o m o : O s a m á r i o - 153 é p r o d u z i d o no r e a t o r I E A - R 1 do IPEN p a r a o b t e n ç ã o do ^ ^ ^ S m - E D T M P ; O i o d o - 1 3 1 C^U) é um d o s r a d i o n u c l í d e o s q u e p r i m e i r a m e n t e foi u t i l i z a d o , t a n t o p a r a d i a g n ó s t i c o , q u a n t o p a r a t e r a p i a . Na f o r m a de i o d e t o de s ó d i o é u t i l i z a d o no e s t u d o d a s
f u n ç õ e s da t i r e ó i d e , c o m o t r a t a m e n t o d o h i p e r t i r e o d i s m o o u c a r c i n o m a d e t i r e ó i d e e na d e t e c ç ã o d e m e t á s t a s e da t i r e ó i d e ; O g á l i o - 6 7 (^^Ga), p r o d u z i d o n o c i c l o t r ó n , é u t i l i z a d o na d e t e c ç ã o d e s í t i o s d e i n f e c ç ã o , m e t á s t a s e d e c â n c e r d e p u l m ã o , l i n f o m a s , d o e n ç a d e H o d g k i n , c a r c i n o m a h e p a t o c e l u l a r e m e l a n o m a m a l i g n o ; e O t á l i o - 2 0 1 ( ^ ° ^ T I ) , p r o d u z i d o n o c i c l o t r ó n , é u t i l i z a d o n a d e t e c ç ã o d e d e f e i t o s de p e r f u s ã o n o m i o c a r d i o no r e p o u s o e a p ó s s t r e s s e m p a c i e n t e s c o m d o e n ç a s d a a r t é r i a c o r o n a r i a n a , b e m c o m o em p a c i e n t e s c o m a n g i n a p e c t o r i s a t í p i c a , n a d e t e c ç ã o d e e s t e n o s e a r t e r i a l i n d i v i d u a l n o m i o c a r d i o , d e t e c ç ã o d e t u m o r e s s o l i t á r i o s e l o c a l i z a ç ã o d e a d e n o m a d e p a r a t i r e ó i d e . 1 . 1 . 4 . 2 M o l é c u l a s m a r c a d a s S ã o p r o d u t o s em q u e o r a d i o i s ó t o p o é a c o p l a d o a o u t r a s u b s t â n c i a n â o r a d i o a t i v a . O C e n t r o d e R a d i o f a r m á c i a p r o d u z 1 0 0 % d a s n e c e s s i d a d e s d a c l a s s e m é d i c a , s e n d o os m e s m o s : A ^ ^ ^ l - m e t a i o d o b e n z i l g u a n i d i n a (^^^l-MIBG) é u t i l i z a d a n a l o c a l i z a ç ã o e t r a t a m e n t o d e f e o c r o m o c i t o m a , n e u r o b l a s t o m a , t u m o r c a r c i n ó i d e , d i a g n ó s t i c o de c a r d i o m i o p a t i a e r e j e i ç ã o d e t r a n s p l a n t e c a r d í a c o ; O '^M-ortoiodohipurato d e s ó d i o (^^M-Hippuran) é u t i l i z a d o na m e d i d a do f l u x o p l a s m á t i c o r e n a l e n e c r e o s e t u b u l a r ; A ^^M-soro a l b ú m i n a h u m a n a (^^M-SAH) p a r a d e t e r m i n a ç ã o de v o l u m e p l a s m á t i c o e s a n g u í n e o ; O ^ ^ C r - á c i d o e t i l e n o d i a m i n o t e t r a a c é t i c o ( ^ ' C r - E D T A ) p a r a d e t e r m i n a ç ã o da t a x a de f i l t r a ç ã o g l o m e r u l a r ; O ^ ^ F l - f l u o r d e o x i g l i c o s e (^^FDG) é u m p r o d u t o q u e p o s s u i um t e m p o d e m e i a - v i d a m u i t o c u r t o a p e n a s 1 1 0 m i n u t o s e é u t i l i z a d o em e s t u d o s d e m e t a b o l i s m o de m i o c a r d i o e e s t u d o s do c é r e b r o ; e O ^ ^ ^ S m - E D T M P , c o m o p a l i a t i v o p a r a d o r e s d e m e t á s t a s e ó s s e a .
1.1.4.3 C o n j u n t o d e r e a g e n t e s l i o f i l i z a d o s p a r a r a d i o d i a g n ó s t i c o ( K I T S )
Os r e a g e n t e s l i o f i l i z a d o s ( k i t s ) não são r a d i o a t i v o s , são d i f e r e n t e s f o r m u l a ç õ e s c o n t i d a s em f r a s c o s , e m q u e o p r ó p r i o c l i e n t e a c r e s c e n t a o m a t e r i a l r a d i o a t i v o , no c a s o o 9 9 m T c e l u í d o do g e r a d o r . Sâo p r o d u z i d o s a t u a l m e n t e 14 t i p o s de K i t s . A t r a v é s do r e a g e n t e l i o f i l i z a d o a c o p l a d o ao t e c n é c i o - 9 9 m e l e p o d e r á f a z e r o d i a g n ó s t i c o de d i v e r s o s ó r g ã o s c o m o c é r e b r o , f í g a d o , p á n c r e a s , g l â n d u l a s s a l i v a r e s , t i r e ó i d e s , s i s t e m a ó s s e o , r i n s , p u l m ã o e l i n f o g r a f i a . E s t a s f o r m u l a ç õ e s d e p e n d e m do ó r g ã o em q u e o m é d i c o tem a n e c e s s i d a d e de e x a m i n a r , se for p a r a o d i a g n ó s t i c o do f í g a d o p o d e r á ser u t i l i z a d o E s t a n h o C o l o i d a l , E n x o f r e C o l o i d a l , F i t a t o , D i i s o p r o p i l I m i n o d i a c é t i c o . Hoje o I P E N p r o d u z e d i s t r i b u i c e r c a de 14 d i f e r e n t e s k i t s . 1.1.4.4 G e r a d o r e s d e M o l i b d ê n i o / t e c n é c i o .
A partir do ^ M o importado, são construídos geradores em que o produto obtido (produção indireta) por eluição é o radioisótopo ^"^Tc.
1.2 Geradores de Tecnécio-99m 1.2.1 T e c n é c i o - 9 9 m e t a e s t á v e l (^^'"Tc)*^' Um dos r a d i o i s ó t o p o s mais u t i l i z a d o s na m e d i c i n a n u c l e a r é o t e c n é c i o - 9 9 meta e s t á v e l (^^""Tc). O t e c n é c i o , e l e m e n t o 43 da t a b e l a p e r i ó d i c a , não o c o r r e n a t u r a l m e n t e , t e n d o s i d o d e s c o b e r t o por P e r r i e r e S é g r e , em 1 9 3 7 , por m e i o s a r t i f i c i a i s , e c o n t i n u a , até h o j e , s e n d o uma c u r i o s i d a d e c i e n t í f i c a . E n t r e t a n t o , q u a n d o uma s e l e ç ã o c r i t e r i o s a de r a d i o i s ó t o p o s é f e i t a p a r a uso "in v i v o ' \ a rara c o m b i n a ç ã o de p r o p r i e d a d e s do ^^""Tc t o r n a - o o mais i n d i c a d o p a r a i m a g e n s de ó r g ã o s . Ele t e m u m a m e i a - v i d a f í s i c a de 6,02 h, d e c a i 100 % por t r a n s i ç ã o i s o m é r i c a p a r a o ^^Tc de m e i a - v i d a l o n g a , isto é, no seu d e c a i m e n t o e m i t e f ó t o n m o n o c r o m á t i c o de 1 4 0 K e v e são p r o n t a m e n t e c o l i m a d o s p a r a f o r n e c e r i m a g e m de r e s o l u ç ã o c o m r e s u l t a d o s u p e r i o r a o u t r o t i p o de p r o c e d i m e n t o . A a u s ê n c i a de e m i s s ã o de r a d i a ç ã o c o r p u s c u l a r p e r m i t e a a d m i n i s t r a ç ã o de m a i o r e s
d o s e s c o m s e g u r a n ç a , as q u a i s p r o p o r c i o n a m um m a i o r n ú m e r o de f ó t o n s por m i l i S i e v e r t ( m S v ) Foi p o s s í v e l a s u a p r o d u ç ã o , s o m e n t e a p ó s do d e s e n v o l v i m e n t o d o r e a t o r n u c l e a r , p e l a f i s s ã o do u r â n i o . D e s t a m a n e i r a r e c e b e u o n o m e de T e c n é c i o , por ser p r o d u z i d o a r t i f i c i a l m e n t e . Em 1 9 5 0 , a m e d i c i n a n u c l e a r f o i m o d i f i c a d a c o m o d e s e n v o l v i m e n t o do g e r a d o r ^^Mo/^^'^Tc. O p r i m e i r o g e r a d o r d e ^^"^Tc f o i i d e a l i z a d o por W a l t e r T u c k e r e M a r g a r e t G u i n e , r e s p o n s á v e i s por um p r o g r a m a de i s ó t o p o s d e s e n v o l v i d o p e l o g r u p o d e T u c k e r ^ ^ \ C o m o a u m e n t o de i n t e r e s s e p e l o s m é d i c o s , o g r u p o a u m e n t o u os e s f o r ç o s c o m a f i n a l i d a d e d e m e l h o r a na p u r e z a do p r o d u t o de f i s s ã o d o ^^Mo e no a r r a n j o do g e r a d o r . M o d i f i c o u , t a m b é m , a s o l u ç ã o de e l u i ç ã o do á c i d o n í t r i c o p a r a s o l u ç ã o f i s i o l ó g i c a . E s t e e s f o r ç o d i m i n u i u o n í v e l de c o n t a m i n a ç ã o d o s e l u í d o s do ^^"^Tc c o m ^^Mo p a r a a b a i x o de 10'^. O g e r a d o r c o n s i s t e em u m a c o l u n a de v i d r o , c o n t e n d o a l u m i n a c o m o s u p o r t e , s o b r e a q u a l é a b s o r v i d o o ^^Mo de f i s s ã o . E s s e n u c l í d e o pai ( m e i a v i d a de 6 6 h ) d e c a i p a r a o f i l h o ^^""Tc ( m e i a -v i d a de 6 h ) . C o m o a a f i n i d a d e do f i l h o p e l a a l u m i n a é p e q u e n a , e s t e p o d e ser e l u í d o , f a c i l m e n t e m e d i a n t e s o l u ç ã o f i s i o l ó g i c a . Esta s o l u ç ã o e s t é r i l vem a c o n d i c i o n a d a em f r a s c o s t i p o p e n i c i l i n a . O p e r t e c n e t a t o de s ó d i o ^^""Tc é u s a d o c o m o a g e n t e c i n t i l o g r á f i c o p a r a a v i s u a l i z a ç ã o de i m a g e n s do c é r e b r o , g l â n d u l a s s a l i v a r e s e t i r e ó i d e . Q u a n d o i n c o r p o r a d o a s u b s t â n c i a s o r g â n i c a s , p e r m i t e a o b t e n ç ã o d e i m a g e n s d o s o s s o s , f í g a d o , p u l m ã o , r i n s , etc. 1.2.2 P r o d u ç ã o d e ^^Mo
O ^^Mo p o d e ser p r o d u z i d o por d i v e r s a s r e a ç õ e s n u c l e a r e s em r e a t o r e s n u c l e a r e s e em c i c l o t r o n s . Em r e a t o r e s n u c l e a r e s , a p r o d u ç ã o se dá de d u a s m a n e i r a s : p e l a f i s s ã o do ^^^U ou p e l a a t i v a ç ã o d i r e t a de a l v o s de Mo n a t u r a l ou e n r i q u e c i d o .
1 . 2 . 2 . 1 P r o d u ç ã o d e ®'MO e m c i c l o t r ó n A p r o d u ç ã o em c i c l o t r ó n é p o s s í v e l p e l a i r r a d i a ç ã o de Mo a l t a m e n t e e n r i q u e c i d o em ^°°Mo c o m p r ó t o n s ou d ê u t e r o n s ou p e l a a t i v a ç ã o do Zr. 1 . 2 . 2 . 2 P r o d u ç ã o d e ^^Mo e m r e a t o r n u c l e a r p e l a f i s s ã o de ^^^U A f i s s ã o d o u r â n i o p r o d u z u m a s é r i e de i s ó t o p o s e r a d i o i s ó t o p o s de d i f e r e n t e s e l e m e n t o s , e n t r e e l e s o Mo c o m r e n d i m e n t o d e f i s s ã o de 6,1%.^"*^ E s s e p r o c e s s o d e m a n d a e l a b o r a d a s i n s t a l a ç õ e s de p r o c e s s a m e n t o , e c u i d a d o s e x t r e m o s p a r a e v i t a r a c o n t a m i n a ç ã o do ®^Mo c o m os o u t r o s p r o d u t o s d e s e n v o l v i d o s no m é t o d o . 1 . 2 . 2 . 3 P r o d u ç ã o d e ^'MO e m r e a t o r n u c l e a r p e l a a t i v a ç ã o de a l v o s de Mo O ^®Mo de b a i x a a t i v i d a d e e s p e c í f i c a , p r o d u z i d o a p a r t i r da r e a ç ã o ( n , T ) , p o d e ser i n c o r p o r a d o p o r a b s o r ç ã o a u m a e s t r u t u r a i n s o l ú v e l de g e l , a q u a l , a p ó s g r a n u l a ç ã o , l i b e r a , e f i c i e n t e m e n t e , o ^^""Tc na e l u i ç ã o . A f o r m a ç ã o do g e l c o n s i s t e na r e a ç ã o q u í m i c a do m o l i b d ê n i o c o m o u t r o s e l e m e n t o s t a i s c o m o z i r c ô n i o , t i t â n i o , e s t a n h o e c é r i o , p a r a a f o r m a ç ã o de m o l i b d a t o m e t á l i c o p r e c i p i t a d o . Seu a p r o v e i t a m e n t o com c a r r e g a m e n t o de c o l u n a c r o m a t o g r á f i c a e n v o l v e e t a p a s de f i l t r a ç ã o , s e c a g e m e f r a g m e n t a ç ã o e s p o n t â n e a em p a r t í c u l a s c o m t a m a n h o i n f e r i o r a I m m , c a r r e g a m e n t o d a s c o l u n a s e e l u i ç ã o . O gel p r e p a r a d o c o m z i r c ô n i o m o s t r a um d e s e m p e n h o m e l h o r em r e l a ç ã o ao q u e f o i p r e p a r a d o c o m t i t â n i o , p r i n c i p a l m e n t e por t e r m e n o s c o n t a m i n a ç ã o d o ^^'"Tc e l u í d o c o m ^ ^ M o . P o r r a z õ e s t é c n i c a s e e c o n ô m i c a s , o s i s t e m a de g e r a d o r t i p o gel de m o l i b d a t o de z i r c ô n i o é a p r i m e i r a e s c o l h a d e s e n v o l v i d a p a r a p r o d u z i r o g e r a d o r de ^^""Tc p a r a uso na m e d i c i n a n u c l e a r em l a r g a e s c a l a . E s t a t é c n i c a a p r e s e n t a u m a g r a n d e v a n t a g e m , p o i s s ã o g e r a d a s a p e n a s p e q u e n a s q u a n t i d a d e s de r e j e i t o s e as e x i g ê n c i a s p a r a o p r o c e s s a m e n t o do ^^Mo são m í n i m a s .
2. O B J E T I V O S E s t e t r a b a l t i o t e m p o r o b j e t i v o a n a l i s a r a r e l a ç ã o de c u s t o s e b e n e f í c i o s d o s g e r a d o r e s de ^^Mo-^^'^Tc. O p r i m e i r o t e m por e l e m e n t o a t i v o o m o l i b d ê n i o - 9 9 o b t i d o p e l a f i s s ã o do U r â n i o - 2 3 5 , q u e é um p r o d u t o i m p o r t a d o , e o o u t r o u t i l i z a o g e l de M o Z r p r o d u z i d o por m e i o d a i r r a d i a ç ã o d e ó x i d o d e m o l i b d ê n i o (M0O3) no r e a t o r I E A - R 1 no I P E N .
11 3. M E T O D O L O G I A 3.1 P r o d u ç ã o de ^^Mo a p a r t i r da f i s s ã o d o ^^^U E n r i c o F e r m i , na I t á l i a , b o m b a r d e o u o u r â n i o c o m n ê u t r o n s logo a p ó s a s u a d e s c o b e r t a d o s n e u t r o n s , n u m e s f o r ç o de p r o d u z i r e l e m e n t o s c o m n ú m e r o s a t ô m i c o s m a i o r e s q u e 92 ( e l e m e n t o s t r a n s u r â n i c o s ) . S u a t e o r i a p r e d i z i a q u e o b o m b a r d e a m e n t o c o m n ê u t r o n s p r o d u z i r i a r e a ç õ e s ( n , y) no u r â n i o . E s t e u r â n i o mais p e s a d o d e c a i r i a c o m e m i s s ã o de u m a p a r t í c u l a a , p a r a e l e m e n t o s mais a l t o s . E s t a t e n t a t i v a e v e n t u a l m e n t e o c o r r e u , m a s foi d i f í c i l a i n t e r p r e t a ç ã o d o s s e u s p r i m e i r o s e x p e r i m e n t o s e m v i r t u d e de um i n e s p e r a d o r e s u l t a d o . F e r m i d e s c o b r i u q u e o u r â n i o i r r a d i a d o c o m n ê u t r o n s f i c a v a r a d i o a t i v o e q u e as m e i a s - v i d a s d o s n u c l í d e o s r a d i o a t i v o s p r e s e n t e s n â o c o r r e s p o n d i a m a q u a l q u e r m e i a - v i d a d o s e l e m e n t o s p e s a d o s até e n t ã o c o n h e c i d o s . Por e s t a r a z ã o , F e r m i a c r e d i t o u q u e e l e m e n t o s t r a n s u r â n i c o s t e r i a m s i d o p r o d u z i d o s por e s t e p r o c e s s o . E n t r e t a n t o , em 1 9 3 9 , os c i e n t i s t a s a l e m ã e s H a h n e S t r a s s m a n s e p a r a r a m q u í m i c a m e n t e d o U r â n i o r a d i o n u c l í d e o s e p r o v a r a m q u e e l e s e r a m na r e a l i d a d e i s ó t o p o s do B á r i o I e L a n t â n i o 'ao i n v é s de e l e m e n t o s t r a n s u r â n i c o s c o m o p r e v i s t o i n i c i a l m e n t e . Os r e s u l t a d o s p o d e r i a m s o m e n t e ser e x p l i c a d o s a d m i t i n d o q u e o n ú c l e o do u r â n i o se q u e b r a s s e em d u a s p a r t e s d u r a n t e a r e a ç ã o c o m n ê u t r o n . E s t e p r o c e s s o de q u e b r a de n ú c l e o s p e s a d o s em d u a s p a r t e s f o i c h a m a d o d e " F I S S Ã O " . O a n ú n c i o da f i s s ã o do u r â n i o l e v o u os c i e n t i s t a s de t o d o m u n d o a u m a i n t e n s a p e s q u i s a no a s s u n t o . M o s t r o u - s e t a m b é m na o c a s i ã o , q u e o p r o c e s s o de f i s s ã o e r a a c o m p a n h a d o de l i b e r a ç ã o
12 i n t e n s a de q u a n t i d a d e de e n e r g i a e e s t e f a t o l e v o u ao d e s e n v o l v i m e n t o da b o m b a a t ô m i c a e de r e a t o r e s c a p a z e s de g e r a r e n e r g i a e l é t r i c a . D e s d e e s t a é p o c a , o p r o c e s s o d e f i s s ã o t e m s i d o a p l i c a d o em g e r a ç ã o c o m e r c i a l de e n e r g i a e l é t r i c a . Por i n t e r m é d i o da c u r v a d e e n e r g i a d e l i g a ç ã o por n u c l e ó n , e s p e r a r - s e - i a q u e os f r a g m e n t o s d e f i s s ã o f o r m a d o s s e r i a m m a i s e s t á v e i s do q u e o e s t a d o f u n d a m e n t a l do n ú c l e o ^^^U e a s s i m n â o e x i s t i r i a m e l e m e n t o s p e s a d o s na n a t u r e z a , p o i s t o d o s e s p o n t a n e a m e n t e j á t e r i a m se t r a n s f o r m a d o em n ú c l e o s l e v e s . No e n t a n t o , a f i s s ã o e s p o n t â n e a só o c o r r e r a r a m e n t e . P a r a q u e o c o r r a f i s s ã o c o m uma r a z o á v e l p r o b a b i l i d a d e é n e c e s s á r i o q u e se f o r n e ç a e n e r g i a a o n ú c l e o de u m a f o r m a ou d e o u t r a . Um e s t u d o d e t a l t i a d o da f i s s ã o por n ê u t r o n s t é r m i c o s do u r â n i o - 2 3 5 m o s t r o u q u e o n ú c l e o c o m p o s t o ( u r â n i o - 2 3 6 ) d i v i d e - s e em m a i s de 4 0 m a n e i r a s d i f e r e n t e s , p r o d u z i n d o m a i s de 80 p r o d u t o s p r i m á r i o s de f i s s ã o . A f a i x a d o s n ú m e r o s de m a s s a é de 7 2 , p r o v a v e l m e n t e um i s ó t o p o d o z i n c o (Z = 3 0 ) , a 1 6 0 , p o s s i v e l m e n t e um i s ó t o p o do g a d o l í n e o (Z = 6 4 ) . Na F i g u r a 1 , os n ú m e r o s de m a s s a d o s p r o d u t o s de f i s s ã o d o u r â n i o - 2 3 5 e s t ã o d i s p o s t o s g r a f i c a m e n t e em f u n ç ã o d a s p r o d u ç õ e s de f i s s ã o . E s t a p r o d u ç ã o é d e f i n i d a c o m o s e n d o a p o r c e n t a g e m do n ú m e r o t o t a l de f i s s õ e s n u c l e a r e s q u e f o r m a m p r o d u t o s de um d a d o n ú m e r o d e m a s s a . A n a l i s a n d o a F i g u r a 1, n o t a - s e que as m a s s a s de q u a s e t o d o s os p r o d u t o s de f i s s ã o c a e m em d o i s g r a n d e s g r u p o s , um g r u p o " l e v e " , c o m n ú m e r o s de m a s s a s d e s d e 80 até 110 e um g r u p o p e s a d o , c o m n ú m e r o s de m a s s a s d e s d e 125 até 155. O t i p o de f i s s ã o m a i s p r o v á v e l , c o m p r e e n d e n d o a p r o x i m a d a m e n t e 6,4 % do t o t a l , r e f e r e - s e a p r o d u t o s c o m n ú m e r o de m a s s a s 95 e 139. T o d a v i a , é a p a r e n t e q u e na g r a n d e m a i o r i a d o s c a s o s , a f i s s ã o do U-235 n â o é s i m é t r i c a . P u - 2 3 9 e U-233 p o s s u e m c u r v a s de f r a ç ã o de p r o d u ç ã o d e p r o d u t o s de f i s s ã o s e m e l h a n t e s .
1 3 Percentagem da Produção /jX de fissão Pu-239/ 100 110 120 130 140 150 160 170 ^ Número de Massa F i g u r a V. R e n d i m e n t o d e P r o d u ç ã o d e F i s s ã o T é r m i c a v e r s u s N ú m e r o de IVIassa. No i n s t a n t e da f i s s ã o , os n ú c l e o s d o s p r o d u t o s de f i s s ã o s ã o a r r e m e s s a d o s c o m u m a v e l o c i d a d e t ã o a l t a q u e e l e s t e n d e m até e m d e i x a r p a r a t r á s s e u s e l é t r o n s o r b i t a i s . T o d a v i a , os p r o d u t o s de f i s s ã o a g e m c o m o p a r t í c u l a s a l t a m e n t e c a r r e g a d a s p a s s a n d o a t r a v é s d a m a t é r i a . Os f r a g m e n t o s m a i s l e v e s c a r r e g a m c o n s i g o , em m é d i a , c e r c a d e 20 u n i d a d e s de c a r g a p o s i t i v a , e n q u a n t o os f r a g m e n t o s m a i s p e s a d o s c a r r e g a m , em m é d i a , c e r c a de 22 u n i d a d e s . Os f r a g m e n t o s de f i s s ã o p r o d u z e m em s e u s c a m i n h o s , f o r t e s i o n i z a ç õ e s e s e u s a l c a n c e s são r e l a t i v a m e n t e c u r t o s p a r a e s t e s f r a g m e n t o s t ã o e n e r g é t i c o s . Os a l c a n c e s no ar de g r u p o s de f r a g m e n t o s l e v e s e p e s a d o s s ã o , a p r o x i m a d a m e n t e , de 2,5 cm e 1,9 c m , r e s p e c t i v a m e n t e . Isto é l i g e i r a m e n t e m e n o r do q u e o a l c a n c e de u m a p a r t í c u l a alfa de uma f o n t e de c a l i b r a ç ã o r a d i o a t i v a t í p i c a . Q u a s e t o d o s os p r o d u t o s de f i s s ã o s ã o r a d i o a t i v o s e e m i t e m p a r t í c u l a s b e t a s . A r a z ã o p a r a isto é e v i d e n t e s o b as c o n s i d e r a ç õ e s d a s r e l a ç õ e s dos n ê u t r o n s p a r a os p r ó t o n s e n v o l v i d o s , l e m b r a n d o q u e i s ó t o p o s p e s a d o s r e q u e r e m c e r c a de 1,6 n ê u t r o n s p a r a c a d a p r ó t o n a f i m de c o m p e n s a r a t r e m e n d a f o r ç a e l e t r o s t á t i c a ( c o u l o m b i a n a ) de r e p u l s ã o .
14 Os p r o d u t o s de f i s s ã o , d e s d e q u e s e j a m f o r m a d o s do u r â n i o , t a m b é m têm u m a r e l a ç ã o de n ê u t r o n s p a r a p r ó t o n s de c e r c a de 1,6. I s ó t o p o s de t a m a n h o s i n t e r m e d i á r i o s . N o e n t a n t o , n e c e s s i t a m uma r e l a ç ã o de n ê u t r o n p a r a p r ó t o n d e 1,3 p a r a a s u a e s t a b i l i d a d e . É e v i d e n t e , e n t ã o , q u e os p r o d u t o s de f i s s ã o p o s s u i r ã o e x c e s s o de n ê u t r o n s . I s ó t o p o s f o r t e m e n t e n e u t r ô n i c o s n o r m a l m e n t e d e c a e m por e m i s s ã o y-- Os p r o d u t o s de f i s s ã o s ã o t ã o r i c o s e m n ê u t r o n s q u e , em m é d i a , e l e s n e c e s s i t a m c e r c a d e t r ê s e m i s s õ e s b e t a p a r a a t i n g i r a e s t a b i l i d a d e . Isto d á o r i g e m a c a d e i a s d e d e c a i m e n t o . Um e x e m p l o t í p i c o é o d e c a i m e n t o do I s ó t o p o X e - 1 4 0 p a r a u m i s ó t o p o e s t á v e l de C é s i o : D e s d e q u e h a j a c e r c a d e 8 0 d i f e r e n t e s r a d i o i s ó t o p o s p r o d u z i d o s em f i s s ã o e c a d a um p r o d u z , a t r a v é s de s u a c a d e i a de d e c a i m e n t o , em m é d i a , d o i s r a d i o i s ó t o p o s a d i c i o n a i s , há, e n t ã o , m a i s de 2 0 0 e s p é c i e s r a d i o a t i v a s p r e s e n t e s em u m c u r t o i n t e r v a l o de t e m p o a p ó s as f i s s õ e s . O M o l i b d ê n i o 9 9 t a m b é m é u m p r o d u t o da f i s s ã o do u r â n i o -2 3 5 . S e n d o a s s i m , é p r o d u z i d o p e l a r e a ç ã o ^^^U ( n , f) ^^Mo. Seu r e n d i m e n t o de f i s s ã o é a o r e d o r d e 6 , 1 % , e n c o n t r a n d o -se, p o r t a n t o , e n t r e os p r o d u t o s de f i s s ã o d e m a i o r r e n d i m e n t o . O ^^Mo é d i l u í d o p e l o s i s ó t o p o s e s t á v e i s , M o - 9 7 , M o - 9 8 e M o - 1 0 0 , g e r a d o s na f i s s ã o , c o m r e n d i m e n t o d e 1 8 , 1 % . A p e s a r d i s t o , s u a a t i v i d a d e e s p e c í f i c a é 1.000 v e z m a i o r do q u e a q u e l a o b t i d a p e l a r e a ç ã o (n, y ) , l e v a n d o - s e em c o n t a o r e s f r i a m e n t o e o t e m p o de p r o c e s s a m e n t o q u í m i c o . C o m o m a t e r i a l a l v o , p o d e - s e u s a r u r â n i o n a t u r a l ou e n r i q u e c i d o em ^ ^ ^ U , na f o r m a de u r â n i o m e t á l i c o . E n t r e t a n t o , q u a n d o se u s a m a l v o s a l t a m e n t e e n r i q u e c i d o s são n e c e s s á r i a s p r e c a u ç õ e s e s p e c i a i s q u a n t o à d i s s i p a ç ã o d o c a l o r n u c l e a r , o q u a l
I S p o d e ser l o c a l i z a d o e e n t ã o m u i t o i n t e n s o . E s t e p r o b l e m a p o d e ser c o n t o r n a d o c o m s e g u r a n ç a u t i l i z a n d o - s e l i g a s de
U-AI*^V
P a r a u r â n i o c o m b a i x o e n r i q u e c i m e n t o em ^ ^ ^ U , os a l v o s m a i s a d e q u a d o s s ã o os d i ó x i d o s . E s t e m a t e r i a l , d e p o i s de c o m p r i m i d o e s i n t e r i z a d o na f o r m a c e r â m i c a , é e s t á v e l e t a m b é m um b o m c o n d u t o r d e c a l o r . A m a i o r p a r t e d o ®^Mo p r o d u z i d o n o m u n d o é o b t i d o a t r a v é s do p r o c e s s o d e f i s s i o n a m e n t o do ^ ^ ^ U . E s t e u r â n i o a p r e s e n t a se c o m a l t o g r a u de e n r i q u e c i m e n t o , q u e d e n o m i n a m o s H E U " H i g h E n r i c h e d U r a n i u m " ( g e r a l m e n t e c o m a c o n c e n t r a ç ã o i s o t ó p i c a do ^^^U a t i n g i n d o 9 3 % ) . E s t e v a l o r a l t o d a c o n c e n t r a ç ã o i s o t ó p i c a l e v a ao e n t e n d i m e n t o c o m o s e n d o u m f a t o r d e f a c i l i t a ç â o da p r o l i f e r a ç ã o n u c l e a r . E n t r e t a n t o , q u a n d o se u s a m a l v o s a l t a m e n t e e n r i q u e c i d o s , são n e c e s s á r i a s p r e c a u ç õ e s e s p e c i a i s q u a n t o â d i s s i p a ç ã o do c a l o r n u c l e a r , o q u a l p o d e ser l o c a l i z a d o e, e n t ã o , m u i t o i n t e n s o . Este p r o b l e m a p o d e ser c o n t o r n a d o , c o m s e g u r a n ç a , u t i l i z a n d o - s e l i g a s de U-AI. D e s t a m a n e i r a , e s t ã o s e n d o r e a l i z a d a s p e s q u i s a s , em t o d o o m u n d o , p a r a se c o n s e g u i r a p r o d u ç ã o d e ^®Mo c o m a u t i l i z a ç ã o de r e a t o r e s de p e s q u i s a , t e n d o c o m o b a s e o u r â n i o de b a i x o e n r i q u e c i m e n t o , q u e é d e n o m i n a d o de L E U " L o w E n r i c h e d U r a n i u m " ( g e r a l m e n t e c o m a c o n c e n t r a ç ã o i s o t ó p i c a m e n o r que 2 0 % de ^^^U). Os p r o c e s s o s a t u a i s de H E U p o d e m ser c l a s s i f i c a d o s em d o i s p r i n c i p a i s g r u p o s b a s e a n d o - s e , s e m p r e , em a l v o i r r a d i a d o e na s u a d i s s o l u ç ã o que p o d e ser á c i d a ou b á s i c a . O p r o g r a m a " R e d u z i r o E n r i q u e c i m e n t o p a r a D e s e n v o l v i m e n t o e R e a t o r de T e s t e " ( R E R T R ) f o i e s t a b e l e c i d o em 1978 no D e p a r t a m e n t o de E n e r g i a do L a b o r a t ó r i o N a c i o n a l de A r g o n e - ( A N L ) , q u e c o n t i n u a f u n d a m e n t a n d o e g e r e n c i a n d o o p r o g r a m a , em c o o r d e n a ç ã o c o m o D e p a r t a m e n t o d e E s t a d o , a A g e n c i a d e c o n t r o l e de a r m a s e d e s a r m a m e n t o ( A C D A ) d o s EUA e a C o m i s s ã o N u c l e a r R e g u l a t ó r i a ( N R C ) . O o b j e t i v o p r i m á r i o do p r o g r a m a é d e s e n v o l v e r t e c n o l o g i a q u e n e c e s s i t e usar LEU ao i n v é s16 do H E U em d e s e n v o l v i m e n t o e m r e a t o r e s de t e s t e , c o n s i d e r a n d o os s e g u i n t e s p a r â m e t r o s ; s e m p e r d a s s i g n i f i c a t i v a s r e l a t i v a s ao d e s e m p e n h o , e c o n o m i a , e s e g u r a n ç a d o r e a t o r . U m a das c o n s e q ü ê n c i a s d a p r o d u ç ã o d e Mo u s a n d o - s e o L E U é a g r a n d e q u a n t i d a d e de ^^^Pu q u e é g e r a d o p o r c a p t u r a de n ê u t r o n p e l o " ^ U . C e r c a de 3 0 v e z e s m a i s ^^^Pu é g e r a d o em u m a l v o LEU q u a n d o c o m p a r a d o c o m u m a l v o H E U p a r a p r o d u z i r u m a q u a n t i a e q u i v a l e n t e d e ^^Mo. Á c i d o s e B a s e s s ã o u t i l i z a d a s na d i s s o l u ç ã o d o s a l v o s , d e p e n d e n d o d o p r o d u t o e d o p r o c e s s o . 3 . 1 . 1 M é t o d o s de s e p a r a ç ã o d o ^^Mo d o s p r o d u t o s de f i s s ã o . E x i s t e m r e g i s t r o s e t r a b a l h o s , d e s d e 1 9 6 2 , p a r a a s e p a r a ç ã o d o ^^Mo d o s p r o d u t o s de f i s s ã o . O p r i m e i r o p r o c e s s a m e n t o q u í m i c o f o i d e s e n v o l v i d o p o r T u c k e r e c o l a b o r a d o r e s ^ ^ ^ e m 1 9 6 2 . D i f e r e n t e s t i p o s d e m é t o d o s p a r a a e x t r a ç ã o do m o l i b d ê n i o p o d e m ser c i t a d o s : A ) P r o c e s s o s n o s q u a i s se u s a a c r o m a t o g r a f i a em c o l u n a ; B ) M é t o d o s u t i l i z a n d o - s e a e x t r a ç ã o por s o l v e n t e s ; C) M é t o d o s d e s e p a r a ç ã o e m p r e g a n d o - s e a s u b l i m a ç ã o ; D) P r o c e s s o d e s e p a r a ç ã o e n v o l v e n d o a t é c n i c a de p r e c i p i t a ç ã o ; e E ) M e t o d o l o g i a de p u r i f i c a ç ã o de ^^Mo d e s e n v o l v i d a por S a m e h . P o d e - s e o b s e r v a r q u e n ã o se c h e g o u a um s i s t e m a de p u r i f i c a ç ã o do m o l i b d ê n i o i d e a l no p o n t o de v i s t a de p u r e z a , n e c e s s i d a d e de r e c u r s o s , t e m p o e o c u s t o f i n a l e c o n ô m i c o do m é t o d o .
1 7 O p r o c e s s o de p r o d u ç ã o do ^^Mo a t r a v é s do u r â n i o g e r a o u t r o s p r o d u t o s de f i s s ã o e r a d i o n u c l í d e o s t r a n s u r â n i c o s e m i s s o r e s a, a l t a m e n t e t ó x i c o s . E n t r e os p r o d u t o s de f i s s ã o , t a m b é m se e n c o n t r a m p r o d u t o s g a s o s o s o n d e o s e u c o n t r o l e é m a i s c o m p l e x o . É n e c e s s á r i o , t a m b é m , i n c l u i r a r e c i c l a g e m d o m a t e r i a l , t r a t a m e n t o e d i s p o s i ç ã o f i n a l d o s r e j e i t o s , q u e são a l t a m e n t e r a d i o a t i v o s . P a r a a o b t e n ç ã o do p r o d u t o f i n a l p u r o , é n e c e s s á r i a , e n t ã o , a u t i l i z a ç ã o de p r o c e s s o s m a i s e l a b o r a d o s c o m m a i o r c o n t r o l e , p e s s o a l e s p e c i a l i z a d o na o p e r a ç ã o e u t i l i z a ç ã o de p l a n t a s de p r o c e s s a m e n t o m a i s s o f i s t i c a d a s e q u e , c o m os r e g u l a m e n t o s de s a l v a g u a r d a , r e s u l t a m e m um p r o c e s s o b a s t a n t e c o m p l e x o t a m b é m na p a r t e b u r o c r á t i c a , a u m e n t a n d o , d e s t e m o d o , s e u c u s t o . 3.2 P r o d u ç ã o de ^^Mo a p a r t i r d a a t i v a ç ã o n e u t r ó n i c a de Mo O ^^Mo p o d e s e r p r o d u z i d o p e l a i r r a d i a ç ã o do Mo c o m n ê u t r o n s , de a c o r d o c o m a r e a ç ã o : ^^Mo ( n , y ) ^^Mo. A s e ç ã o de c h o q u e na a t i v a ç ã o d e n ê u t r o n s t é r m i c o s é de 0,14 b a r n s ; e n t r e t a n t o a s e ç ã o de c h o q u e p o d e ser m u i t o m a i o r , q u a n d o há um f l u x o de n ê u t r o n s e p i t e r m i c o s , c a u s a n d o a c a p t u r a de n é u t r o n s por r e s s o n â n c i a . A i r r a d i a ç ã o do Mo n a t u r a l n u m r e a t o r p r o d u z ^^Mo c o m b a i x a a t i v i d a d e As v a n t a g e n s s ã o as f a c i l i d a d e s de i r r a d i a ç ã o e do p r e p a r o do a l v o e a b a i x a q u a n t i d a d e de i m p u r e z a s , r e s u l t a n d o u m a d o s e t o t a l de r a d i a ç ã o bem i n f e r i o r a do p r o c e s s o de f i s s ã o e, c o n s e q ü e n t e m e n t e , u m a p e q u e n a q u a n t i d a d e de r e j e i t o s . As d e s v a n t a g e n s e s t ã o n o s v a l o r e s da s e c ç ã o de c h o q u e , q u e são b a i x o s p a r a os i s ó t o p o s n a t u r a i s , o q u e p o d e o c a s i o n a r uma n e c e s s i d a d e de f l u x o s de n e u t r o s e l e v a d o s e o uso de i s ó t o p o s e n r i q u e c i d o s . Os a l v o s u t i l i z a d o s f r e q ü e n t e m e n t e s ã o M0O3 e o Mo m e t á l i c o , s e n d o q u e a m b o s n e c e s s i t a m de i r r a d i a ç õ e s em f l u x o a l t o .
18 A t u a l m e n t e , e x i s t e m q u a t r o t i p o s d i f e r e n t e s de p r e p a r o de g e r a d o r e s de ^^""Tc, b a s e a d o s n a s t é c n i c a s d e s e p a r a ç ã o : ' ^ ' c r o m a t o g r a f i a e m c o l u n a u s a n d o a l u m i n a ; <$> e x t r a ç ã o por s o l v e n t e u s a n d o m e t i l e t i l a c e t o n a ; <$> s u b l i m a ç ã o d o h e p t a ó x i d o d e t e c n é c i o ; <$> e l u i ç ã o de g e l c o n t e n d o M o : M o Z r e M o T i . A t é c n i c a d e g e r a d o r p o r s u b l i m a ç ã o é u t i l i z a d a a p e n a s c o m ^^Mo de b a i x a a t i v i d a d e e s p e c í f i c a . O ^^"^Tc é s e p a r a d o c o m a l t a c o n c e n t r a ç ã o r a d i o a t i v a e l i v r e de i m p u r e z a s q u í m i c a s e r a d i o q u í m i c a , p o r é m r e q u e r a p a r a t o s c o m p l i c a d o s , o q u e e l e v a o t e m p o d e s e p a r a ç ã o e a e f i c i ê n c i a d e s e p a r a ç ã o é m e n o r . J á a t é c n i c a d e e x t r a ç ã o p o r s o l v e n t e é u t i l i z a d a com o ^^Mo de b a i x a a t i v i d a d e e s p e c í f i c a e o ^^""Tc é e f i c i e n t e m e n t e s e p a r a d o c o m a c o n c e n t r a ç ã o r a d i o a t i v a e p u r e z a r a d i o n u c l í d i c a a l t a s . E s t a t é c n i c a r e q u e r a p a r a t o s s o f i s t i c a d o s e c o m p l i c a d o s , a l é m d e um p e s s o a l a l t a m e n t e q u a l i f i c a d o e t r e i n a d o . E x i s t e m r i s c o s de i n c ê n d i o d e v i d o a o s v a p o r e s d e M E K ( m e t i l e t i l c e t o n a ) , a l é m da p o s s i b i l i d a d e de i n t e r f e r ê n c i a d e v i d o à f o r m a ç ã o d e r e s í d u o s p o l i m é r i c o s o r g â n i c o s . P a r a se o b t e r g e r a d o r e s v i á v e i s c o m b a i x a a t i v i d a d e e s p e c í f i c a de ^^Mo, p e s q u i s a d o r e s d e s e n v o l v e r a m um g e r a d o r no q u a l o ^^Mo é i n c o r p o r a d o a um g e l i n s o l ú v e l , q u e q u a n d o p r o n t o e e l u í d o , a p r e s e n t a e f i c i e n t e p e r f i l de e l u i ç ã o de ^^'"Tc. Q u a n d o o ^^Mo é p r o d u z i d o p e l a r e a ç ã o ( n , y ) , a t é c n i c a de p r e p a r o d o g e r a d o r m a i s e m p r e g a d a é a e l u i ç ã o de um gel de M o . Estes g e r a d o r e s são f á c e i s de o p e r a r e l i v r e s dos p r o b l e m a s i n e r e n t e s a o s p r o d u z i d o s c o m ^^Mo d e f i s s ã o , O ^^'^Tc é s e p a r a d o c o m b o a e f i c i ê n c i a ( 7 0 - 8 0 % ) , p u r e z a r a d i o n u c l í d i c a alta e p e r f i l de e l u i ç ã o b o m 10 m L ) , q u e é um p o u c o m a i o r d o que no g e r a d o r c r o m a t o g r á f i c o c o m a l u m i n a q u e usa ^^Mo d e f i s s ã o ^ ^ ' ^ ° ' ^ ^ ' ^ ^ ' .
19 A p e s q u i s a i n i c i a l f o i c o n d u z i d a na A u s t r á l i a e, m a i s r e c e n t e m e n t e , na C h i n a . M o s t r o u - s e q u e o ^^""Tc p o d e s e r s e p a r a d o do gel da m e s m a m a n e i r a , a t r a v é s da s o l u ç ã o s a l i n a , e com o n i v e l d e q u a l i d a d e i d é n t i c a ao o b t i d o do g e r a d o r ^®Mo por f i s s ã o . 3 . 2 . 1 G e r a d o r t i p o g e l no I P E N P a r a a o b t e n ç ã o do gel de M o Z r , f a z - s e n e c e s s á r i o , i n i c i a l m e n t e , p r e p a r a r o a l v o , M0O3. E s t a p r e p a r a ç ã o é f e i t a c o l o c a n d o - s e o M0O3 e m c á p s u l a de a l u m i n i o , q u e s ã o c h a m a d a s de " c o e l h o s " , e q u e s ã o s e l a d a s h e r m e t i c a m e n t e e l e v a d a s ao R e a t o r I E A - R 1 m d o I P E N p a r a i r r a d i a ç ã o c o m f l u x o d e n é u t r o n s . N o s e x p e r i m e n t o s i n i c i a i s f o r a m u t i l i z a d o s o M0O3 na f o r m a d e p ó . P a r a m e l h o r a r a e f e t i v i d a d e da i r r a d i a ç ã o , a u m e n t o u a m a s s a i r r a d i a d a n a s p o s i ç õ e s d e f i n i d a s , i s t o é; n a s p o s i ç õ e s p r ó x i m a s ao n ú c l e o do r e a t o r . F o i d e s e n v o l v i d o um p r o c e s s o d e c o m p a c t a ç ã o d o p ó , o b t e n d o - s e no f i n a l um m a t e r i a l s ó l i d o e r í g i d o , s i g n i f i c a n d o o m á x i m o a p r o v e i t a m e n t o d o m a t e r i a l e m r e l a ç ã o á p o s i ç ã o e s p e c i f i c a d a no r e a t o r . E s s e s " c o e l h o s " c o m p o r t a m no m á x i m o , 3 0 g de M0O3 em pó. P o r é m q u a n d o c o m p a c t a d o c o m p o r t a m até 5 0 g o b t e n d o a s s i m , o ^^Mo c o m m a i o r a t i v i d a d e e s p e c í f i c a . O m é t o d o e s t a b e l e c i d o p a r a a o b t e n ç ã o do g e l de M o Z r , o m a t e r i a l de i n t e r e s s e , t e v e c o m o b a s e i n i c i a l os e x p e r i m e n t o s d e s e n v o l v i d o s na C h i n a . O e x p e r i m e n t o i n i c i a l de v á r i o s l o t e s p o s s i b i l i t o u a o b t e n ç ã o d e v a l o r e s , c u j a m é d i a d e s t e s s e r v i s s e m c o m o p a d r ã o . P r e p a r a ç ã o do g e l d e M o Z r . 1. - D i s s o l v e r o M0O3 c o m Na O H e a j u s t a r o pH c o m HNO3 2 M p a r a 4 , 0 . O b t e n d o - s e N a 2 M o 0 4 . 2 . - D i s s o l v e r o Z r O C l 2 . 8 H 2 0 c o m H2O d e s t i l a d a ( 1 g / 1 4 m l ) e e l e v a r o pH > 1,5 c o m N a 2 C 0 3 3 M , r e s u l t a n d o Z r O H 2 C l 2 . 3- A r e a ç ã o de 1 c o m 2 r e s u l t a r á no Z r O M0O4H2O 4. - A d i c i o n a - s e N a O H . 2M e t e r e m o s Z r N a M o 0 4 H 2 0 c o m pH 4 , 5 .
20 5. - A q u e c e r a s o l u ç ã o de m o l i b d a t o a 50° C c o m a g i t a ç ã o m e c â n i c a . 6. - A d i c i o n a r a s o l u ç ã o (1) à s o l u ç ã o de Zr, g o t a a g o t a . 7. - A g i t a r por 10 m i n u t o s . 8. - A j u s t a r o p H f i n a l a 4 , 5 ± 0 , 2 , em a g i t a ç ã o e c o m a q u e c i m e n t o d e s l i g a d o . 9. - A g i t a r por 15 m i n u t o s 1 0 . - F i l t r a r o g e l . 1 1 . - S e c a r a 1 0 5 ° C p o r 4 - 6 h o r a s 1 2 . - Q u e b r a r o g e l c o m s o l u ç ã o s a l i n a a f r i o , c o n t e n d o 0 , 5 % H2O2, 4 v e z e s . S e p a r a n d o os f i n o s . 1 3 . - S e c a r a 1 0 5 ° C por 1-2 h o r a s . O g e l s e c o a p r e s e n t a - s e n o r m a l m e n t e na f o r m a c o m p a c t a d a , c o m g r ã o s m u i t o g r a n d e s . E s t e s s ã o f a c i l m e n t e f r a g m e n t a d o s em g r ã o s c o m t a m a n h o s de a t é 0,3 mm ( i d e a l p a r a o u s o do g e l n o s g e r a d o r e s ) , p e l o p r o c e s s o d e q u e b r a . A q u e b r a se p r o c e s s a p e l a s i m p l e s a d i ç ã o de s o l u ç ã o s a l i n a , e as p a r t í c u l a s m a i s f i n a s do g e l r e s u l t a n t e , q u e não p o d e m ser a p r o v e i t a d a s , s ã o s e p a r a d a s por d e c a n t a ç ã o . A f i g u r a 2 m o s t r a um d i a g r a m a da f o r m u l a ç ã o b á s i c a do p r e p a r o do g e l de M o Z r .
21
SOLUÇÃO DE Mo
SOLUÇÃO DE Zr
M0O3 N a O H 2 M Na2Mo04 HNO3 2 M N a 2 M o 0 4 fPH=4,0) ZrCb.SHíO 0 ZrOH2Cl2 Na2CÒ3 3 M ZrOH2Cl2 ÍE.5) Z r O M o 0 4 . H 2 0 N a O H 2 M Z r O N a M o 0 4 . H 2 O Filtrar Secara 105°C 4 - 6 horas Quebrar c/ NaCI 0,9% Secara 105° C 1-2 horas F i g u r a 2; D i a g r a m a d a f o r m u l a ç ã o b á s i c a do p r e p a r o d o g e l d e M o Z r .22 3 . 2 . 2 P r e p a r o do g e r a d o r c o n t e n d o o g e l M o Z r O g e r a d o r é p r e p a r a d o u t i l i z a n d o - s e c o l u n a de v i d r o de 1 6 m m de d i â m e t r o e 6 8 mm de c o m p r i m e n t o , q u e s ã o d o t a d a s d e p l a c a s p o r o s a s de v i d r o na p a r t e i n f e r i o r ( s ã o as m e s m a s c o l u n a s u t i l i z a d a s no I P E N , na p r o d u ç ã o r o t i n e i r a d o s g e r a d o r e s c o n t e n d o ^^Mo de f i s s ã o . C o m o m o s t r a a f i g u r a 3). Em c a d a c o l u n a , c o l o c a - s e , i n i c i a l m e n t e , 1g de ó x i d o d e a l u m í n i o , a c o n d i c i o n a d o a u m pH d e 3,5, c o m o o b j e t i v o p r i n c i p a l d e r e t e r o ^^Mo l i v r e e, t a m b é m , a j u s t a r o pH do e l u í d o . enltada de ar salina 0,996 NaCI coluna de •alumina placa porosa fiKrci estéril F i g u r a 3: D i a g r a m a do g e r a d o r de c r o m a t o g r á f i c o ^^Mo-^^'^Tc t i p o 3.2.3 I d e n t i f i c a ç ã o da e s t r u t u r a d o g e l . O g e l d e s t i n a d o ao g e r a d o r de t e c n é c i o p r e c i s a ter a e s t r u t u r a a m o r f a , Esta e s t r u t u r a p e r m i t e o c a r á t e r de t r o c a d o r i ó n i c o , f u n d a m e n t a l p a r a a f u n ç ã o . O o u t r o t i p o de e s t r u t u r a p o s s í v e l é a c r i s t a l i n a , mas o c a r á t e r de t r o c a d o r i ó n i c o f i c a t o t a l m e n t e c o m p r o m e t i d o , r e s u l t a n d o na d i m i n u i ç ã o do r e n d i m e n t o d e e l u i ç ã o d o 9 9 m - p ^ ^
23 A i d e n t i f i c a ç ã o foi r e a l i z a d a p e l a d i f r a ç ã o de r a i o s X c o m a r a d i a ç ã o C u K a l f a , d i s p o n í v e l no d e p a r t a m e n t o de m e t a l u r g i a do I P E N . O u t r o f a t o r i m p o r t a n t e p a r a se o b t e r um bom r e n d i m e n t o de e l u i ç ã o é o t a m a n h o da p a r t í c u l a q u e a f e t a , t a m b é m , a q u a l i d a d e do p r o d u t o f i n a l . A s p a r t í c u l a s c o n s i d e r a d a s m u i t o f i n a s , c o m t a m a n h o de g r ã o s m e n o r e s q u e 0 , 0 9 m m , p o d e m ser a r r a s t a d a s da c o l u n a p a r a o e l u e n t e c o n t a m i n a n d o o p r o d u t o f i n a l . A s p a r t í c u l a s c o n s i d e r a d a s m u i t o g r o s s a s , c o m t a m a n h o d e g r ã o s m a i o r e s q u e 0,3 M m , t ê m a t e n d ê n c i a d a f o r m a ç ã o de c a n a i s p r e f e r e n c i a i s p e l o e l u e n t e e v i t a n d o o c o n t a t o d o e l u e n t e u n i f o r m e m e n t e a t o d a a m a s s a d o g e l na c o l u n a , r e s u l t a n d o , d e s s a m a n e i r a , t a m b é m e m u m a m e n o r e f i c i ê n c i a de e l u i ç ã o . E s t e s p r o b l e m a s são e l i m i n a d o s q u a n d o a d i s t r i b u i ç ã o do t a m a n h o d a s p a r t í c u l a s e s t á d e n t r o da f a i x a de 0 , 0 9 m m a 0 , 3 m m . 3.2.4 P r o j e t o , m o n t a g e m e t e s t e s d o s e q u i p a m e n t o s p a r a p r o d u ç ã o r o t i n e i r a . O IPEN d e s e n v o l v e p r o j e t o p a r a p r e p a r o de g e r a d o r e s de ^^Mo/^^""Tc t i p o gel em e s c a l a i n d u s t r i a l . E s t e p r o j e t o i n c l u i i r r a d i a ç ã o de a l v o s no R e a t o r I E A - R 1 m , s e u t r a n s p o r t e p a r a o CR e o p r e p a r o d o gel no CR. Esta f a s e e n v o l v e : r e a ç ã o q u í m i c a , f i l t r a ç ã o , s e c a g e m , q u e b r a e e n v a s e de m a t e r i a l , c o n f i n a d o n u m a c é l u l a de p r o d u ç ã o no CR ( C e n t r o de R a d i o f a r m á c i a ) . P a r a i s s o , p r o j e t a r a m - s e e c o n f e c c i o n a r a m - s e e q u i p a m e n t o s e m a ç o i n o x i d á v e l t i p o A I S I 3 1 6 , c o m m a i o r c a p a c i d a d e , t a i s c o m o v a s o d e r e a ç ã o , s u p o r t e p a r a f i l t r o s , f i l t r o s e t u b u l a ç õ e s p a r a t r a n s p o r t e d e m a t e r i a i s . A f i g u r a 4 r e p r e s e n t a o d i a g r a m a d o s e q u i p a m e n t o s no i n t e r i o r da c é l u l a de p r o c e s s a m e n t o .
24 ' • " v V w / . / V ' w v REATOR DRENO ENVASARORA
Figura 4: Diagrama dos equipamentos para o processamento do gel de MoZr No p r i m e i r o v a s o ( r e a t o r ) o c o r r e m as s e g u i n t e s e t a p a s : • E n t r a d a de r e a g e n t e s ( u t i l i z a n d o b o m b a p e r i s t á l t i c a ) ; • D i s s o l u ç ã o do a l v o de M0O3, c o n t r o l e s de a g i t a ç ã o , pH e t e m p e r a t u r a ; • F o r m a ç ã o do gel de M o Z r ; • O g e l f o r m a d o é t r a n s f e r i d o , u t i l i z a n d o b o m b a p e r i s t á l t i c a para o s e g u n d o v a s o ( F 1 - d o t a d o de um f i l t r o , c o n f e c c i o n a d o de m a t e r i a l s i n t e r i z a d o ) , o n d e o c o r r e m as e t a p a s ; • F i l t r a ç ã o ( u t i l i z a n d o ar c o m p r i m i d o ) ; • S e c a g e m c o n t r o l a d a , ( p e l a p a s s a g e m de ar c o m p r i m i d o , a q u e c i d o em um s i s t e m a de r e s i s t ê n c i a s ) ; e • Q u e b r a do g e l , p e l a a d i ç ã o da m i s t u r a : s o l u ç ã o s a l i n a e p e r ó x i d o , a t r a v é s de b o m b a p e r i s t á l t i c a .
25 N e s t a f a s e , o g e l é t r a n s f e r i d o ( u t i l i z a n d o ar c o m p r i m i d o ) p a r a o t e r c e i r o v a s o ( F 2 - d o t a d o de um f i l t r o , c o n f e c c i o n a d o de m a t e r i a l s i n t e r i z a d o ) , o n d e o c o r r e m a f i l t r a ç ã o e a r e m o ç ã o das p a r t í c u l a s com d i á m e t r o i n f e r i o r ( p e l o a r r a s t e com e x c e s s o de s o l u ç ã o s a l i n a ) e a s e c a g e m do m e s m o p e l a p a s s a g e m de ar c o m p r i m i d o a q u e c i d o em um s i s t e m a de r e s i s t e n c i a s . O g e l s e c o é, e n t ã o , t r a n s f e r i d o ( u t i l i z a n d o ar c o m p r i m i d o ) , p a r a o q u a r t o v a s o (a e n v a s a d o r a ) , o n d e é f r a c i o n a d o por m a s s a e c a r r e g a d o n a s c o l u n a s c r o m a t o g r a f i c a s .
