Programa de Engenharia Nuclear da COPPE/UFRJ
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FÍSICA NUCLEAR APLICADA

 

ÁREA DE PESQUISA: FÍSICA NUCLEAR APLICADA

 

Os trabalhos de pesquisa realizados nesta área consistem essencialmente em aplicações das diferentes radiações, nos mais variados campos, dentre os quais ressaltamos:

• Ensaios Não-Destrutivos de Materiais e Equipamentos;

• Medicina Nuclear e Radiologia;

• Meio Ambiente.

Paralelamente, são desenvolvidos trabalhos de pesquisa, tais como:

• Modelos Matemáticos de Análise de Dados;

• Processamento de Imagens;

• Instrumentação Nuclear;

• Desenvolvimento de Detectores Nucleares;

• Proteção Radiológica e Dosimetria.

Os trabalhos da área de Física Nuclear Aplicada têm geralmente vinculações com outras instituições da área nuclear (ex.: Instituto de Engenharia Nuclear, Instituto de Radioproteção e Dosimetria, Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, Instituto de Física da UFRJ, Embrapa-CTAA, Laboratório Nacional de Luz Sincroton, etc.), embora as pesquisas concentrem-se nas instalações do Laboratório de Instrumentação Nuclear (LIN/COPPE).

A área vem desenvolvendo há vários anos técnicas de detecção e de aplicação de radiações nucleares. Muitos trabalhos de pesquisa resultam de teses de mestrado e doutorado versando sobre radiografia, reconstrução de imagens, detectores especiais, etc., acumulando uma tecnologia própria. Os recentes progressos e as múltiplas aplicações da tomografia computadorizada, aliados a diversas instituições e pesquisadores que têm procurado o LIN/COPPE, levaram-nos a lançar um programa de tomografia computadorizada, visando essencialmente desenvolver:

• Toda a tecnologia de “software” de reconstrução de imagens;

• A compreensão da tecnologia de “hardware” necessária a sistemas tomográficos;

• Protótipos de tomógrafos computadorizados, com alto índice de tecnologia nacional, suficientemente versáteis para, mediante pequenas alterações, serem aplicados em diversas áreas.

Os grandes frutos do projeto serão tanto a industrialização, por empresas nacionais, de um equipamento de alta tecnologia, mas de custo muito inferior aos importados, como a eliminação do caos (técnico e financeiro) decorrente de sua manutenção por parte das empresas multinacionais. Além disso, os maiores triunfos serão a formação do pessoal em tecnologia de ponta e a interação dos grupos de pesquisa em áreas afins entre si com a indústria nacional, visando o objetivo final do projeto: o protótipo de um sistema tomográfico integral.

O projeto global do sistema tomográfico decompõe-se em vários subprojetos, baseados nas seguintes linhas de pesquisa:

(a) Radiografia com nêutrons, radiação gama e raios-X

• determinação dos parâmetros radiográficos de diversos sistemas de detecção (conversores e filmes) utilizados na obtenção de radiografias com nêutrons (neutrongrafias);

• definição das condições experimentais para a neutrongrafia de objetos que necessitem de Ensaios Não-Destrutivos de qualidade;

• detecção de falhas por neutrongrafia em cerâmicas estruturais finas;

• avaliação do limite de detecção para defeitos em materiais;

• sensibilidade da neutrongrafia na detecção de produtos de corrosão em aeronaves;

• estudo da viabilidade da neutrongrafia em tecidos biológicos do corpo humano e/ou animais;

• determinação de parâmetros operacionais de sistema de radiografia em tempo real;

• digitalização de imagens radiográficas em tempo real;

• desenvolvimento de sistemas tomográficos a partir de radiografias;

• montagem de um sistema neutrongráfico transportável;

• caracterização morfológica e análise quantitativa de bactérias in vitro;

• detecção de drogas e explosivos.

(b) Tomografia computadorizada com radiações

• estudo dos fundamentos de reconstrução utilizados em análises tridimensionais de estrutura de objetos por meio de medidas de projeções angulares, usando raios-X, gama, ou nêutrons;

• utilização destes métodos para montagem de sistemas experimentais, que servem como protótipo de um tomógrafo computadorizado para uso em testes industriais e diagnósticos médico.

(c) Espalhamento Compton

• pesquisa do mecanismo fundamental de espalhamento da radiação gama na matéria (efeito Compton) e aplicação deste fenômeno na indústria, em Ensaios Não-Destrutivos de materiais e na medicina, na reconstrução de imagens de diversos órgãos do corpo humano;

• montagem de um protótipo para servir como modelo de futuros aparelhos totalmente automatizados.

(d) Difração

• estudo dos parâmetros de difração de radiação em materiais cristalinos e amorfos para aplicação em tomografia por difração, com emprego na área industrial e médica.

(e) Sistemas de Detecção

• estudo e desenvolvimento de detectores baseados no acoplamento cristal cintilador-fotodiodo para construção de arranjos lineares aplicados em sistemas de inspeção;

• desenvolvimento de pré-amplificadores rápidos e sensíveis à carga para utilização em sistemas com fotodiodos.

(f) Pesquisas envolvendo Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE)

• Estudo e desenvolvimento de técnicas de identificação de alimentos irradiados, principalmente de frutos e produtos com alto teor de umidade, o que torna complexo o processo de identificação;

• Pesquisa de novos dosímetros para aplicações em irradiações industriais de altas doses, principalmente em irradiadores de esterilização ou para irradiação de alimentos;

• Pesquisa de novos dosímetros para avaliação de dose absorvida em acidente nuclear, utilizando (RPE), através da avaliação de radicais induzidos em vários materiais como cerâmicos e bioapatitas.

(g) Medidas Quantitativas por Fluorescência de Raios-X

Aplicação da técnica de fluorescência de raios-X dispersiva em energia na medida de elementos traços em amostras ambientais para medidas de poluição e contaminação ao nível do ppm e ppb.