Aplicações da Tecnologia Nuclear na Defesa

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Apresentar uma visão do estado atual do conhecimento na área das aplicações da tecnologia nuclear na DEFESA
de forma a fomentar a discussão sobre as ações de defesa NBQR associadas a cada uma dessas aplicações

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  • ESTÁGIO ATUAL DO CICLO DO COMBUSTÍVEL NO CTMSP
    Domínio da tecnologia de conversão de “yellow cake” (produto da mineração e beneficiamento do urânio na mina) em hexafluoreto de urânio (UF6); a usina de demonstração industrial desta tecnologia (USEXA) encontra-se em avançado estágio de implantação em ARAMAR, estando o início de sua operação prevista para o 2o semestre de 2004; na sede do CTMSP existe implantada e em funcionamento uma infraestrutura laboratorial para Pesquisa & Desenvolvimento (P&D) dos processos físicos e químicos associados a esta tecnologia;
    Domínio da tecnologia de enriquecimento de UF6 por ultracentrifugação gasosa, demonstrada pela implantação e operação do Laboratório de Enriquecimento Isotópico (LEI), inaugurado em ARAMAR em abril de 1988; a usina de demonstração industrial desta tecnologia (USIDE) tem projeto modular, ou seja, é implantada por etapas até atingir-se a capacidade de produção requerida e já possui dois módulos implantados e em operação; a maturidade desta tecnologia totalmente nacional é também demonstrada pelo contrato que a Marinha firmou com as Indústrias Nucleares do Brasil (INB) para implantação de uma usina industrial (município de Resende/RJ) para enriquecimento de combustível para a Central Nuclear Alte. Álvaro Alberto (reatores de Angra I e Angra II), que também tem característica modular, sendo que o primeiro módulo tem previsão para início de operação no 2o semestre de 2003; na sede do CTMSP existe implantada e em funcionamento uma infraestrutura laboratorial para P&D dos processos físicos e químicos associados a esta tecnologia;
    Domínio da tecnologia de máquinas ultracentrífugas para usinas de enriquecimento isotópico; em ARAMAR encontra-se implantado um conjunto de oficinas que compõem uma base de demonstração industrial para fabricação de ultracentrífugas e cascatas: Oficina de Fabricação de Componentes Mecânicos (OFCOM), Oficina de Fabricação de Tubulações (OFTUB), Oficina de Fabricação de Componentes Eletro-eletrônicos (OFCEL), Oficina de Fabricação de Componentes Especiais (OFCESP) e Oficina de Montagem de Equipamentos (OFMEQ); estas oficinas estão hoje produzindo ultracentrífugas para as cascatas da Usina de Enriquecimento Industrial em implantação na INB; na sede do CTMSP existe implantada e em funcionamento uma infraestrutura laboratorial para P&D dos processos mecânicos e eletromagnéticos associados a esta tecnologia;
    Domínio da tecnologia de reconversão de UF6 em óxido de urânio, demonstrada pela implantação e operação da Fase I do Laboratório de Materiais Nucleares (LABMAT), em ARAMAR; o LABMAT possui também implantada e em funcionamento uma infraestrutura laboratorial para P&D dos processos físicos e químicos associados a esta tecnologia;
    Domínio da tecnologia de fabricação de pastilhas de dióxido de urânio (UO2); a usina de demonstração industrial desta tecnologia (Fase II do LABMAT) encontra-se atualmente em comissionamento, estando o início de sua operação prevista para o 1o semestre de 2004; o LABMAT possui também implantada e em funcionamento uma infraestrutura laboratorial para P&D dos processos físicos e químicos associados a esta tecnologia;
    Domínio da tecnologia de fabricação de elementos combustíveis, demonstrada pela implantação e operação do Laboratório de Desenvolvimento de Instrumentação e Combustível Nuclear (LADICON), na sede do CTMSP; a maturidade desta tecnologia é também demonstrada pelo fato do CTMSP ser atualmente o fornecedor de grades espaçadoras dos elementos combustíveis da Usina Nuclear de Angra I para a INB, além de ter fabricado em 1988 os elementos combustíveis do Reator de Pesquisas IPEN/MB-01, implantado no Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN), em São Paulo; o LADICON possui também implantada e em funcionamento uma infraestrutura laboratorial para P&D dos processos mecânicos associados a esta tecnologia;
  • Aplicações da Tecnologia Nuclear na Defesa

    1. 1. Aplicações da Tecnologia Nuclear na Defesa "Se apenas com idealismo nada se consegue de prático, sem essa força propulsora é impossível realizar algo de grande“ Almirante Álvaro Alberto criador do CNPq BRASIL: TECNOLOGIA PRÓPRIA É INDEPENDÊNCIA
    2. 2. Objetivo • Apresentar uma visão do estado atual do conhecimento na área das aplicações da tecnologia nuclear na DEFESA • de forma a fomentar a discussão sobre as as ações de defesa NBQR associadas a cada uma dessas aplicações
    3. 3. Usos da Energia Nuclear • Não-Pacíficos – Explosivos – Armas • Pacíficos – Energéticos – Não energéticos
    4. 4. Legislação Brasileira Art. 21 XXIII a) toda atividade nuclear em território nacional somente será admitida para fins pacíficos
    5. 5. Legislação Brasileira • Decreto nº 1.246, de 16/09/1994: – Promulga o Tratado para a Proscrição das Armas Nucleares na América Latina e no Caribe (Tratado de Tlatelolco), concluído na Cidade do México, em 14 de fevereiro de 1967, e as Resoluções números 267 (E-V), de 3 de julho de 1990, 268 (XII), de 10 de maio de 1991, e 290 (VII), de 26 de agosto de 1992, as três adotadas pela Conferência Geral do Orçamento para a Proscrição das Armas Nucleares na América Latina e no Caribe (OPANAL), na Cidade do México • Decreto nº 2864, de 07/12/1998 – Promulga o Tratado sobre a Não-Proliferação de Armas Nucleares, assinado em Londres, Moscou e Washington, Nucleares em 1º de julho de 1968
    6. 6. Usos não-pacíficos • a reação nuclear em cadeia, de fissão ou de fusão, é estabelecida de forma descontrolada e explosiva por meio de artefatos nucleares • Para estas aplicações utiliza-se materiais físseis especiais em alta concentração
    7. 7. Artefatos nucleares MIRV
    8. 8. Artefatos nucleares
    9. 9. Materiais físseis especiais • Físsil especial Mineral de urânio – Isótopos “ímpares” do Urânio: • U-235 (único natural) e U-233 – Isótopos “ímpares” do Plutônio: • Pu-239, Pu-241, Pu-243 – Amerício • Materiais “férteis” Mineral de tório – URÂNIO – TÓRIO
    10. 10. Usos pacíficos • onde a reação nuclear em cadeia, de Núcleo de Reator PWR fissão ou de fusão, é estabelecida de forma controlada e portanto nãoexplosiva, por meio de reatores nucleares Núcleo de Reator de Pesquisa • podem ser classificadas em dois subgrupos: – Aplicações energéticas; e – Aplicações não-energéticas.
    11. 11. Aplicações energéticas • o objetivo principal do reator nuclear é a produção de energia final, a ser posta a disposição de consumidores: núcleoeletricidade Angra 1 e 2 – Energia elétrica • multi-uso – Energia térmica • calor industrial ou residencial – Energia mecânica • acionamento direto de máquinas
    12. 12. Aplicações energéticas – Produção de eletricidade em grande escala • para sistemas energéticos nacionais Produção de eletricidade em pequena escala – em locais não alcançáveis pelos setor de distribuição dos sistemas energéticos nacionais e onde não são disponíveis fontes locais de energia primária nem sistemas logísticos de distribuição Central Nuclear flutuante • locais inóspitos e afastados: regiões polares, desertos Amazônia?
    13. 13. Aplicações energéticas • Produção de calor – para processos industriais em geral – para calefação ambiental (residências, comércio, indústria) Reator HTGR Reator Slowpoke • Produção de eletricidade e/ou calor – para dessalinização de águas salobras – para produção de hidrogênio NUPLEX project
    14. 14. Aplicações energéticas • Produção de eletricidade espaço exterior – para suportar a operação de satélites, veículos espaciais e estações fixas Produção de eletricidade em águas profundas • para suportar a operação de sistemas de exploração econômica de minerais e hidrocarbonetos no solo e subsolo oceânico Pré-sal? Nuclear Underwater Gas Transfer Station (NUGTS)
    15. 15. Aplicações energéticas • Propulsão naval – Navios de superfície – Submarinos Quebra-gelo russso Yamal • Propulsão espacial – Lançadores – Extra-orbitais Submarino nuclear cargueiro NERVA Project
    16. 16. Aplicações não energéticas • o objetivo principal do reator nuclear é a produção de feixes de partículas subatômicas empregados para: Reator IEA-R1 – Irradiação de materiais Ciclotron IPEN – Pesquisas científicas e tecnológicas • Para algumas destas aplicações os feixes podem ser produzidos por aceleradores de partículas (ciclotrons), não requerendo reatores
    17. 17. Aplicações não energéticas • Irradiação de materiais para produção de radioisótopos para: – medicina nuclear (contrastes, radiofármacos, fontes de irradiação terapêutica); Tomografia PET – indústria (fontes de gamagrafia, traçadores para análise de processos industriais); – pesquisa ambiental (traçadores para análise de processos naturais); e Irradiador Co-60 – esterilização de alimentos e outros materiais, tais como instrumentos cirúrgicos.
    18. 18. Aplicações não energéticas • Irradiação de materiais para modificação de propriedades físicas: Imagem de câmara de Wilson – dopagem de silício para semicondutores – homogeneidade e coloração de pedras preciosas • Pesquisa científica e Tecnológica – Física das partículas subatômicas – Novos materiais C-Planck quanta, Db-Gravitons, D-Splitting of particles and anti-particles, EbSpinors, E-photon emission, F-Magnetism, F#-Mesons, G-Quantum strings, AbSuperstrings, A-Quarks and gluons, Bb-Superspace, B-Higgs field and vacuum
    19. 19. Usos “duais” • Reatores de baixa queima e recarga em operação (GCR, PHWR, RBMK) – Alta produção de Pu-239 “limpo” Reator norte-coreano • Reprocessamento de combustível irradiado – Separação de Plutônio • Enriquecimento por centrifugação – Modularidade e baixo custo • Enriquecimento a laser Cascata de centrífugas – Alta capacidade separativa Enriquecimento a laser laboratorial
    20. 20. Aplicações na DEFESA • Propulsão nuclear naval – Submarinos (SSN/SNA, SSGN/SNLMC, SSBN/SNLMB) – Navios-aeródromos (CVN/NAN) • Geradores elétricos nucleares – Uso terrestre – Uso aeroespacial – Uso submarino • Propulsão espacial MIR Reator SM-1A Fort Greely – US Army
    21. 21. Submarinos de Propulsão Nuclear SSGN SNLMC SSN / SNA SSBN / SNLMB
    22. 22. Submarinos de Propulsão Nuclear SUBMARINOS NUCLEARES CONSTRUÍDOS TOTAL CHINA TOTAL FRANÇA TOTAL GRÃ-BRETANHA TOTAL RUSSIA TOTAL EUA TOTAL GERAL 0 100 200 300 400 TOTAL GERAL SN TOTAL EUA TOTAL RUSSIA TOTAL GRÃBRETANHA TOTAL FRANÇA TOTAL CHINA 374 169 157 27 15 6
    23. 23. Navio-Aeródromo Nuclear • Autonomia do navio • Horas de vôo da aviação embarcada – Redução do volume de armazenamento de combustível para o navio permite grande capacidade de combustível para a aviação embarcada
    24. 24. Geradores elétricos nucleares STURGIS: navio operado pelo U.S. Army PWR 45 Mwe embarcado Geração de eletricidade no Canal do Panamá durante a guerra do Vietnam PM3A: geração elétrica para a estação antártica McMurdo SL-1A: BWR 200 Kwe + calor US Army
    25. 25. Geradores elétricos nucleares RTG: Radioisotope Thermoelectric Generator
    26. 26. Propulsão espacial
    27. 27. + Aplicações na DEFESA • Planejamento e ações de emergência – Acidentes nucleares e radioativos – Defesa NBQR / terrorismo nuclear e radioativo • • • • Tratamento de irradiados Irradiação de alimentos e material médico Medicina nuclear Pesquisa & Desenvolvimento – Materiais, Neutrônica, Termo-hidráulica, Combustível Reator IPEN-MB/01 Instalação de irradiação Acidentado de Goiânia
    28. 28. Importância estratégica • Sinergia entre aplicações – Geração núcleo-elétrica – Produção de combustível nuclear – Efeitos de arraste tecnológico • Dissuasão
    29. 29. Geração núcleo-elétrica Central nuclear de Shippingport 1º gerador nucleo-elétrico comercial - 1958 STR Mk1 Protótipo em terra Propulsão 1º SSN Nautilus - 1954 Westinghouse AP-1000
    30. 30. Ciclo do Combustível no Brasil (INB e CTMSP)
    31. 31. Efeitos de arraste tecnológico um projeto de arraste tecnológico requer • uma “massa crítica” de cérebros humanos, reunidos num ambiente que estimule o pleno desenvolvimento de suas potencialidade; • a motivação gerada por um objetivo colimador de esforços e sobre o qual não pairem dúvidas sobre os benefícios estratégicos e sociais que dele virão a ser derivados; • um planejamento de metas intermediárias coerente e consistente com este objetivo, que seja de conhecimento de todos os envolvidos e sobre qual haja um convencimento geral sobre sua adequação; • uma abordagem gerencial que otimize a alocação de recursos (que serão sempre insuficientes ...), de forma a aproveitar da melhor forma possível o esforço nacional dispendido.
    32. 32. Efeitos de arraste tecnológico • Hyman George Rickover Almirante-de-Esquadra, US NAVY The development of naval nuclear propulsion plants is a good example of how one goes about getting a job done. It is a good subject to study for methods ... It has involved the establishment of procedures and ways of doing government business for which there was no precedent, and which I believe will be necessary in the future for similar large projects
    33. 33. Dissuasão • Privilegiado instrumento de defesa do país ARA San Luis com menor poderio militar (negar o uso do mar)  aumenta o risco do oponente  obriga o oponente a um maior esforço Cruzador Belgrano CONFLITO DAS MALVINAS HMS CONQUEROR x ARA SAN LUIZ HMS Conqueror
    34. 34. Dissuasão • Países que possuem submarinos nucleares: – – – – EUA, Reino Unido, França, Rússia e China (+ Índia) esforço autônomo totalmente independente narrado como epopéia embrião da indústria núcleo-elétrica • Tecnologia não é transferida – alto valor estratégico e imenso potencial econômico – “não-proliferação” de SN garante total liberdade de movimentação da US Navy nos oceanos
    35. 35. TECNOLOGIA PRÓPRIA É INDEPENDÊNCIA Aplicações da Tecnologia Nuclear na Defesa "Parece curioso que, numa discussão que trata da saúde do planeta no futuro, uma possível e significativa solução [a energia nuclear] seja simplesmente ignorada em nome da opinião pública, sem qualquer exame sério sobre se essa opinião é justificada“ Hans Blix Ex-Diretor-Geral da AIEA, em 05/09/1997 “better a sub under the sea than a bomb in the basement”

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