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Reator Argonauta

Histórico

Desde 1965 o ARGONAUTA vem sendo utilizado em pesquisas envolvendo nêutrons nas áreas da física de reatores e nuclear. Cerca de 70 alunos de instituições e universidades brasileiras obtiveram seus títulos de mestre ou doutor utilizando este reator no desenvolvimento de suas pesquisas. Atualmente, entre as principais linhas de pesquisas estão ensaios não destrutivos com nêutrons térmicos nas áreas de biologia, indústria, meio ambiente e segurança pública nacional. Também são produzidos radioisótopos ( Mn-56, La-140, Se-75 e Br-82) para serem utilizados como traçadores em pesquisas nas áreas do meio ambiente e industrial. Colaborando com universidades e instituições, disciplinas e aulas diversas são ministradas em suas dependências completando a formação de alunos, da graduação ao doutorado.

Características Principais

Placa Combustível

O “cermet” da placa combustível contém uma mistura de alumínio com U3O8, ambos em pó, sendo o urânio enriquecido a 19,91% em U-235. Após um tratamento específico, a mistura é colocada em uma moldura de alumínio de 12 mm de espessura. Esse “quadro” é então prensado e posteriormente soldado entre duas placas de alumínio de 2 mm de espessura formando um conjunto a ser laminado até a obtenção das dimensões: (2,43 x73 x 610)  

Dimensões da placa combustível
Dimensões da placa combustível

            

Moderador

Água deionizada, entre as placas; e grafita, em forma de cunhas, entre os elementos combustíveis.

Refletor

Na direção radial e azimutal: Grafita
Na direção vertical: Água

Blindagem para proteção

Lateral: Blocos de concreto empilhados em torno do refletor
Topo: Blocos de concreto revestidos com uma chapa de aço
Lado oposto da coluna térmica externa: Água (tanque de blindagem)

Controle

A população de nêutrons é controlada por seis barras absorvedoras constituídas por lâminas de cádmio que se deslocam dentro de canais existentes no grafite refletor externo.

Características Técnicas

Principais dimensões do reator
Principais dimensões do reator (corte horizontal)

Fluxo de nêutrons térmicos

FLUXO DE NÊUTRONS TÉRMICOS (P = 170 W)
FLUXO DE NÊUTRONS TÉRMICOS (P = 170 W)

Potências de operação

Máxima de projeto: 5 kW ( para a configuração atual)

Licenciada: 500 W (operação contínua)

Licenciada para pico: 1 kW (1 hora de operação)

Usual de trabalho: 170 e 340 W

Coluna térmica externa

Situada na parte frontal do reator, contém treze blocos de grafita removíveis para realização de experimentos. O canal principal, denominado J-9, possui o maior fluxo de nêutrons pois alcança o tanque de alumínio externo a meia altura dos elementos combustíveis. A profundidade dos outros canais atinge somente o refletor externo. Na saída do canal J-9 está instalado o espectrômetro de cristal utilizado para medidas de seção de choque de materiais e compostos. Através de técnicas de transmissão, espalhamento e de difração de nêutrons por cristais é feita a análise de pureza nuclear de elementos e compostos e também a medida do espectro de nêutrons térmicos do reator. É na saída do canal principal, J9, que são instalados os sistemas para obtenção de imagens por tomografia e neutrongrafia. Para essa finalidade, um arranjo colimador - moderador é utilizado dentro do canal fornecendo na saída as seguintes características neutrônicas na potência de 170 W:

Fluxo térmico: 2,23 X 106 n.cm -2 s -1
Fluxo epitérmico: 3,18 X 103 n.cm -2 s -1
Razão nêutron/gama: 3,00 X 106 n.cm -2 mR -1
Razão de colimação L/D: 63,25

 

Arranjo colimador-moderador no J-9 para obtenção de neutrongrafias e tomografias
Arranjo colimador-moderador no J-9 para
obtenção de neutrongrafias e tomografias



Coluna térmica externa
Coluna térmica externa

O núcleo do reator Argonauta 

Constituído de dois cilindros concêntricos de alumínio formando um anel onde são colocados os elementos combustíveis formados por placas e separados por cunhas de grafita. Entre as placas circula água para refrigeração e moderação dos nêutrons.

Elemento Combustível

Formado por 17 placas combustíveis de óxido de urânio (U3O8) fixadas por dois pinos de alumínio.

Elementos combustíveis no núcleo
Elementos combustíveis no núcleo

Configuração atual do combustível no núcleo

Total: 8 elementos combustíveis (distribuídos simétricamente)

Elementos combustíveis no núcleo

Massa total de urânio: 2150 gramas sendo, 428,06 gramas de U-235

4 elementos formados por 17 placas com 21 gramas de óxido de urânio

2 elementos formados por: 11 placas com 21 gramas e mais 6 placas com 10 gramas de óxido de urânio

2 elementos formados por: 7 placas com 10 gramas de óxido de urânio e meio prisma de grafita

 

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