Nuclear Science Main Entrance
Nuclear Science Main Entrance
The tremendous success of the atomic hypothesis (Dalton, 1803), in
explaining both qualitatively and quantitatively the innumerable facts of
chemistry, the construction of tables of atomic weights, the discovery of
Avogadro's law(1811) and of Faraday's law of electrolisys(1833) all are major
achievements of the first part of the nineteenth century. They made the atomic
hypothesis highly plausible, and it is surprising, perhaps, that the very
existence of atoms should have remained the subject of a deep skepticism lasting
into the early years of the twentieth century.
One usually thinks fo atomic
energy as a very recent development, yet some of the discoveries that paved the
way for modern physics were made as long ago as the 1890s. For example, the
German scientist, Wilhelm Roentgen, discovered X rays in 1895 and Henri
Becquerel, a French physicist, discovered radioactivity in a sample of
pitchblende in 1896. The importance of these new discoveries was recognized
almost immediately, and talented, dedicated scientists began to search for
additional radioactive substances and to study the radiation emitted by them.
Their interest was aroused because there was nothing in older physical theories
that explained the energy involved in radioactivity. Two of the scientists who
became interested were Pierre and Marie Curie of France. They managed to
separate radium from pitchblende. This gave them a fairly intense source of
radioactivity.
These were soon followed by the introduction into physics of
the idea of quanta of energy, a concept that developed in a rather
roundabout way, by M. Planck, 1900. Quantum concepts, which originated in
thermodynamics, were destined to dominate the entire field of the physics of
small objects. Together with Einstein's special theory fo relativity, in 1905,
they form the foundation on which modern physics rest.
In the process of
studying radioactive materials, scientists discovered that there were at least
three different forms of radiation emanating from them. They were named
alpha, beta and gamma rays. All the rays were found to be capable of
darkening photographic plates inside a closed film holder. They differed,
howevere, in their abilities to penetrate matter. In experiments performed in
1899 it was shown that alpha and beta rays, but not gamma rays, were deflected
form a straight course when subjected to magnetic forces. This proved that alpha
and beta rays were electrically charged particles. Alphas were subsequently
found to be positively charged and betas to be negatively charged. The beta
particles were finally identified as electrons.
In 1909, Ernest
Rutherford and other scientists showed that alpha particles were doubly charged
nuclei of helium atoms, that is, helium atoms minus two electrons. Between 1908
and 1913 Rutherford and his associates carried out a classically beatiful series
of experiments on the scattering of alpha particles by thin foils of different
materials. He found that he could account for the experimental results by a
planetary model of the atom. The atomic number Z was then interpreted as
the charge of the nucleus in units of the same magnitude as the charge of the
electron. Applying to this simple model the idea of the quantum, Niels Bohr, in
1913, accounted for the hydrogen spectrum with admirable precision. This
discovery was the starting point for the tumultuos development of atomic physics
that culminated in the late 1920s in the establishement of quantum mechanics (W.
Heisenberg, M. Born, Louis de Broglie, E. Schrörendinger, Wolfgang Pauli, P.M.A.
Dirac, and others).
The neutron discovered, in 1932, in a dramatic
succession of events in which W. Bothe, F. Joliot, and J. Chadwick played a
vital part, is neutral and has a mass approximately equal to that of the
proton.
In 1912 cosmic rays were discovered. These are ionizing
particles that impinge upon the earth's surface from high in the atmosphere.
"Primary" cosmic rays are those that come into the atmosphere from outer space.
They interact with gas molecules in the atmosphere to produce other particles
called "secondary" cosmic rays. What finally reaches the earth's surface is a
mixture of the primary and secondary rays.
In 1934 Irene Curie (daughter of
Marie and Pierre Curie) and her husband Frederic Joliot discovered thar many
stable elements under the bombardment of alpha particles became radioactive
isotopes of other commomly stable elements (artificial radioactivity).
Soon thereafter E. Fermi, E. Amaldi, B. Pontecorvo, F. Rasetti, and E. Segrè
showed that neutrons could be slowed down to thermal energies and that at low
velocities they were particularly effective in disitegrating other nuclei. This
discovery was followed by the fission of uranium by Otto Hahn and F.
Strassmann, in 1938, a particular reaction in which neutrons split the uranium
nucleus into two large fragments, with the emision of several additional
neutrons. This opened the way to the liberation of nuclear energy on a large
scale (Fermi, 1942) and to its practical application.
The phenomenology of
beta decay presented great puzzles, which were in part overcome by Fermi, in
1933, with the help of the neutrino hypothesis of Pauli(1930). This proved to be
a great theoretical importance. It furnished the model that inspired Yukawa's
theory of nuclear forces (1935). In his theory H. Yukawa postulated the
existence of a particle (the meson or pion) having a mass intermediate
between the mass of the electron and that of the proton.
The Yukawa meson was
ultimately found by C.M.G. Lattes, G.P.S. Occhialini, C.F. Powell, in 1947.
There promply followed the discovery fo several other particles that are still
only slightly understood. In 1948, C.M.G. Lattes and E. Gardner at
syncro-cyclotron of California University got the production of the artificial
pion.
This extremely sketchy historical outline has touched upon only
the milestones in the development of nuclear physics. All parts are
deeply and vitally interrelated, and the development of highly abstracts
theories is as necessary to progress as the construction of gigantic
accelerating machines(accelerators ).
In the early 1900's, radioactive particles could be obtained only from
materials found in nature. The studies that physicists wanted to perform even
then required both highter intensities and higher energies than were obtainable
form the natural sources. The ability to vary energy and intensity to suit a
particular experiment was also desirable. In addition, there was a need to know
precisely the composition of the beam of particles, where the beam was hitting
the target, and the spread in energy at the target. In other words, what was
needed was control, which is the essence of the experimental method.
In the
1930s, scientists began to build machines with which the needed degree of
control could be achieved. These machines were called accelerators.
University of Wisconsin Professor Donald W. Kerst, who built the first
betatron, standing between his original machine (now in the Smithsonian
Institution) and the University of Illinois 300 MeV betatron, the world's
largest.
Over the years several types of accelerators have been constructed. Each
has been designed either to solve a unique set of problems or to attack
well-known problems in a unique fashion. Each machine had to be justified on two
grounds: (1) the importance of the problems it was to attack, and (2) the
probability of success.
When the Bevatron at the Lawrence Radiation
Laboratory was being designed, one of the questions being asked by physicists
was: "Do the antiproton and antineutron exist?". One of the most impressive
single experiments was the identification of the antiproton with the Bevatron
(6.2 BeV) at the University of California. This identification of the antiproton
convincingly established the validity of a theoretical concept dating from the
1930's, which stated that for every type of particle(such as a proton) there
should be a related state in nature, the antiparticle(in this case, an
antiproton).
Originally developed as tools for frontier physics, machines
commomly known as particles accelerators today are routinely applied in science,
industry, medicine, environmental protection, ando other fields. While they come
in a range of sizes and types, accelerators that produce relatively low energy
beams have become some of the most powerful nuclear analytical tools. Among the
practical applications of such low-energy accelerators are highly sensitive
scientific analyses of trace elements in studies of air pollution, for example,
or in health care and treatment.
Accelerators and their products are used in
almost all branches of high technology and modern medicine. Some typical
applications of low-energy acceleratores - most of them being cyclotrons,
electrostatic generators, and linear accelerators - are: as analytical tools, in
life science and medicine, in material science, in environmental protection and
in industry.
In Japan medical applications of accelerators alone include 13
cyclotrons with PET (Positron Emission Tomography) capabilities, heavy-ion
accelerators, and more than 500 linear accelerators used for therapeutic
applications, mainly located at hospitals.
RIO DE JANEIRO CYCLOTRON
In Rio de Janeiro at the Physics Department of the Instituto de Engenharia Nuclear a multiparticle, variable energy isochronous cyclotron(CV-28) was installed in 1974 with the purpose of research in nuclear reactions, nuclear data, radiation damage, radioisotope production, etc.
The CV-28 cyclotron crew at the Instituto de Engenharia Nuclear soon after its completion in
1974.
Nuclear Physics at IEN (milestones) (only Portuguese text)
A Física Nuclear no IEN (marcos)
O Instituto de Engenharia Nuclear (IEN), um dos quatro Institutos de pesquisa, da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) foi criado em 1962, através de um Convênio firmado entre a CNEN, na época orgão do Conselho Nacional de Pesquisas (CNPq), e a Universidade do Brasil (UB), atual Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), com a finalidade de realizar pesquisas na Área Nuclear. Nessa ocasião, foi formalizada a cessão do terreno no Campus da Cidade Universitária, na Ilha do Fundão, para a instalação do Instituto. Ainda em 1962, teve início a construção do Reator Argonauta, pela Mecânica CBV no Rio de Janeiro; simultâneamente a CNEN promoveu o aperfeiçoamento de profissionais, em laboratórios no exterior, com o objetivo de compor equipes para atuar na formação de Recursos Humanos na Área Nuclear.
Em 1963, foi lançada a pedra fundamental do IEN, na então inóspita, Colina da Sapucaia, no extremo sul do Campus da Ilha do Fundão. Alguns grupos dispersos - no Curso de Engenharia Nuclear da UFRJ (Jonas Santos, Aimone Camardela, C. Seixas), no Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) (Hervásio G. de Carvalho, A. Duffles, Argus Moreira, R. Carrilho, Ramiro P.A. Muniz), no Instituto Militar de Engenharia (IME) (C. Campos de Oliveira, A.A. Quadrado, Uriel C. Ribeiro, Dirceu Coutinho, E.A. Amorin, J.F. Evangelista, J. Jansen Laborne) e oficiais da Marinha (P. Henshel Martins, Bernardino C. Pontes, A. Didier B. Vianna), em laboratórios no exterior - foram os embriões das áreas de Reatores, Instrumentação e Física do novo Instituto.
Em 1964, o prédio do reator Argonauta, foi concluído e iniciada a sua montagem com a participação de vários ex-alunos do Curso de Engenharia Nuclear da Escola de Engenharia da UB (L.O.B. Aghina, Ivano H. Marchesi, J. Anchieta W. da Nobrega, Roberto G. de Oliveira, Lidia dos Santos, Hugo C. Moreira, Hilton A. Mello, Edmond Intrator, S.G. Mundim, J.J .Rozental). O Argonauta foi o primeiro equipamento de porte do Instituto, tendo sido obtida sua primeira criticalidade em 20 de fevereiro de 1965.
A Divisão de Física Nuclear (DFN)
do IEN, iniciou em meados de 1963
suas atividades no CBPF, era composta por um pequeno grupo de
pesquisadores, orientados pelo Professor Hervásio G. de Carvalho, Diretor
Científico do CBPF, realizavam Pesquisa em Física Nuclear Experimental,
basicamente análise e medidas de traços de partículas ionizantes em
emulsões nucleares e em mica. O primeiro laboratório da Física na
Cidade Universitária e as Divisões de Instrumentação, e de Administração,
localizavam-se no quinto andar do bloco A da Escola de Engenharia,
hoje parte do Centro de Tecnologia, ocupado entre outros pelo
Instituto de Física da UFRJ. A Física instalou na Capela existente no
interior do túnel Santa Bárbara, na pista de sentido Laranjeiras-Catumbi, um
laboratório para estudos de fissão espontânea, basicamente era um local
reservado para uma câmara frigorífica onde ficavam armazenadas emulsões
carregadas, a radiação cósmica que incide é reduzida (existe 70 metros de
rocha sobre o túnel).
A partir de 1966, o chefe da DFN, Arthur G. da Silva, químico com mestrado
da Louisiana State University (LSU) e um grupo de quatro físicos (Luiz T.
Auler, Rex N. Alves, Orlando F. Lemos Jr. e Maurício Grimberg), sendo
três ex-alunos, do Curso de Pós-Graduação em Engenharia Nuclear do
IME; apoiados por três microscopistas (Genice C. do Nascimento, Marlene G.
da Costa e Nanci B. Faria), um técnico de eletrônica (Hélio C. de
Rezende), uma secretária (Else J. Schumaker), e estágiarios recém
graduados (Sergio. G. Mathias, Arnaldo Soares, Henrique Turquienickz) com
formação em Engenharia Eletrônica, iniciavam estudos e
pesquisas em
Física Nuclear Básica utilizando cristais de NaI(Tl),
foto-multiplicadoras e eletrônica associada.
Até 1966, a maioria das divisões do Instituto, Divisão de Física Nuclear (DFN), Divisão de Instrumentação e Contrôle (DIC), e Divisão de Administração (DA) e oficina mecânica, estavam localizadas no prédio da Escola de Engenharia. Neste ano teve início o desenvolvimento do plano de expansão do IEN e a implantação de outros prédios na Colina da Sapucaia. Outrossim, a Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA), organizou para técnicos latino-americanos, um Curso de Instrumentação Nuclear no IEN, o curso foi ministrado em prédio recém construido, onde hoje está localizada a Biblioteca.
Em 1967, a Divisão de Física mudou-se para o primeiro andar do prédio central do IEN, onde hoje ainda estão localizadas a Biblioteca e a atual Superintendência do IEN e contíguo ao prédio do reator, onde já se encontravam a Divisão de Reatores (DR) e o seu Serviço de Proteção Radiológica (SPR). Com a ampliação das instalações, a aquisição de equipamentos e integração de outros graduados (Rudi G. Roenick, Sônia Maria A. Dias) e cientistas e engenheiros visitantes (Willy Wölfli, Moshe Pasternak, Didier Lesbre) e técnicos (Walter Almeida, Ismar P. Alves, Aidamo Jiquiriçá, Murilo M. Maia), as atividades da Física tiveram no período considerável desenvolvimento, com a publicação de diversos trabalhos em revistas nacionais e internacionais.
O desenvolvimento de competência de pesquisadores, por ordem de ingresso na Divisão de Física, foi uma constante na primeira década e levou a um número considerável de profissionais especializados, mestres e doutores, com formação no exterior: USA (L. Telmo Auler), França (Rex N. Alves, Orlando F. Lemos Jr.), Holanda (Arthur G. da Silva), Alemanha (Rolf H. Töpke, Gevaldo L. de Almeida).
A partir de 1968, com a criação destes cursos de pós-graduação
no País, pesquisadores concluiram mestrado na Universidade de São Paulo
(USP), COPPE e Pontifícia Universidade Católica/RJ. Vários bolsistas
da CNEN, estudantes de mestrado, elaboraram teses no laboratório e alguns
foram posteriormente contratados e lotados no então Departamento de
Física (DEFI). Professores da COPPE, vindos do exterior ( J.D. Rogers, J.
Palino, A.V. Bellido Postigo, G.W.A. Newton), passaram a frequentar as
instalações do Instituto e a desenvolver trabalhos experimentais com
seus alunos (tesários).
Desde a década de 60, a Física do IEN procurou colaboração e
intercâmbio com Universidades e Instituições congêneres no País e no
exterior. Inicialmente com os grupos de Física Nuclear do CBPF e do DESY de
Hamburgo, na Alemanha, na área de traços em emulsões e mica (participação de
H. G. de Carvalho, A. G. da Silva, R.N. Alves e L.T. Auler). Um
proveitoso intercâmbio com o ETH de Zurich, na Suiça (participação de
L.T. Auler e R.N. Alves), proporcionando desenvolvimento na eletrônica de
monitoração de radiações ionizantes.
Um profícuo relacionamento com o Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IFUSP), na área de detectores semi-condutores levou à fabricação de detectores de Ge-Li com os pesquisadores do Laboratório do Van de Graaff (J. Nickles, A. Lépine, A. Quadros) e na instalação do Acelerador Linear de Elétrons do IFUSP (participação de A. G. da Silva, L.T. Auler e O.F. Lemos Jr.). Pesquisadores do IF/UFRJ (Hans E. Wolf, Jürgen Eichler, Solange Barros, Luiz Felipe V. Paiva), CBPF (J. Danon, H. Saitovitch), PUC/RJ (Alceu G. de Pinho, Enio F. da Silveira), IRD (Evaldo S. Fonseca), Instituto de Física da UERJ ( J.B. Martins) e IME (J. Jansen Laborne), participaram e/ou colaboraram em experimentos realizados nos laboratórios do Cíclotron.
Na primeira década, foi muito importante a participação nas reuniões anuais da Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC), onde paralelamente eram realizadas as Reuniões Anuais de Física (participação de H. G. de Carvalho, A. G. da Silva, L. T. Auler, R. N. Alves, M. Grimberg, O. F. Lemos Jr., R H. Töpke, S. G. Mathias) e a partir de 1966 com a criação da Sociedade Brasileira de Física (SBF), em Blumenau (participação de R.N. Alves, S.G. Mathias e O.F. Lemos Jr.), permitindo intercâmbio com os grupos do Instituto de Física da Universidade do Rio Grande do Sul, em Porto Alegre (Celso Pereira, F.C. Zawislak), da Divisão de Física do Instituto de Energia Atômica (IEA), em São Paulo ( F.G. Bianchinni, O.Y. Mafra, M. Abreu, R. Fulfaro, A. Suarez, L.A. Vinhas, C. Rodrigues) e da Instituto de Pesquisas Radioativas (IPR), em Belo Horizonte (João Batista).
Já em 1966, a equipe da DFN, participava do corpo docente de Cursos promovidos pela CNEN em diversas Universidades. No Curso de Física da Escola Nacional de Filosofia (participação de A.G da Silva), no Instituto de Física da Universidade do Estado da Guanabara (UEG), atual Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) (participação de O.F. Lemos Jr), no Instituto Militar de Engenharia (IME) (participação de R.N.Alves e L.T. Auler). Constatava-se também a necessidade de equipamentos e técnicas mais modernos para o desenvolvimento de pesquisas em Física Nuclear.
Foram iniciados trabalhos utilizando detectores de NaI(Tl) e de estado
sólido; fontes radioativas (padrões) fornecidas pela AIEA; realizaram-se
análises de materiais irradiados no Argonauta e no Reator IEA-1 do
Instituto de Energia Atômica (IEA), atual Instituto de Pesquisas
Energéticas e Nucleares (IPEN); fabricaram-se no IEN os primeiros
criostatos e detectores de GeLi, em colaboração com o grupo do Van de
Graaff do IFUSP. Mais tarde, técnicas de análise de detectores plásticos
foram desenvolvidas, para atender a Área de Prospecção Mineral da
NUCLEBRÁS.
Em 1968, foi elaborada
"Proposta para implantação de laboratório do Cíclotron", pelos pesquisadores A. G. da Silva e R. N. Alves. A partir
de 1970, começaram a ser comercialmente oferecidos, sob a denominação de cíclotron compacto, aceleradores de dimensões reduzidas, com grande
intensidade (corrente) de feixe e versatilidade de utilização.
Em 1971, foi editado "Possíveis Aplicações do Cyclotron do IEN", por A.G. da Silva e L.T. Auler, com o objetivo de informar às diversas categorias de interessados no acelerador, quanto às possibilidades que esse tipo de equipamento oferece em diferentes campos da ciência básica e da tecnologia. O cíclotron do IEN, pelas suas características e pelo projeto das instalações prediais destinava-se à Pesquisa Básica, à Aquisição de Dados Nucleares e às Aplicações de Técnicas Nucleares.
De 1968 a 1974, todo o esforço da equipe da DFN, que passou a denominar-se Grupo do Cíclotron (GC) e posteriormente Laboratório do Cíclotron (LABCIC), esteve concentrado no ante-projeto, projeto, escolha do acelerador (foram visitados vários cíclotrons na Europa, a saber: fábrica do cíclotron Thompson-CSF em Paris , cíclotron da Universidade de Bonn, cíclotron do KfA de Julich, cíclotron do KfK em Karlsruhe, fábrica de cíclotrons AEG em Grosswelzheim, cíclotron Phillips da Universidade livre de Amsterdam, cíclotron do Hospital de Orsay), treinamento em laboratórios de aceleradores e acompanhamento da implantação do complexo do cíclotron no IEN.
Neste período, houve a transição da CNEN para a Companhia Brasileira de Tecnologia Nuclear (CBTN) e logo após para Empresas Nucleares Brasileiras (Nuclebrás). O IEN era um dos Institutos da Diretoria de Pesquisa e Desenvolvimento (DPD) da Nuclebrás. Apesar dessas transições o Projeto do Cíclotron até foi beneficiado, como por exemplo, com a colaboração imprescindível ao IEN pelo recém criado Departamento de Obras da Nuclebrás, no desenvolvimento e fiscalização da construção do prédio do cíclotron. O decidido apoio do Presidente da CNEN, professor Hervásio G. de Carvalho, e do Ministro de Minas Energia, professor Dias Leite, foram fundamentais na exeqüibilidade do Projeto.
A partir de 1973, a realização de trabalhos, com menor dependência externa, devida à implantação de um cíclotron, tornar-se-ia realidade. A
aquisição do acelerador, levou também a ampliação do quadro de pessoal do
Departamento de Física (DEFI), propiciando a contratação de Técnicos de Nível
Médio, (Valdezio P. Dos Santos, José Lima, Otávio de Oliveira, Walter N.
Câmara), operadores do cíclotron dos periféricos e das utilidades, e
Engenheiros ( J.A.D. Furlanetto, R.J. Lara Guimarães).
A atividade principal até então, Pesquisa Fundamental em Física
Nuclear, foi acrescida de Reações Nucleares e Aplicações de
Técnicas Nucleares, como: a produção de radioisótopos com cíclotron,
análise por ativação com partículas carregadas, de estudos de danos
pela radiação e transporte de núcleos de recuo com jato de hélio.
Nesta fase, contou-se com a participação de colaboradores estrangeiros
(H. Münzel, Z. Zagromski, Alain Vuye). O DEFI, era composto por três
divisões: Divisão de Física (DIFIS), Divisão de Radioisótopos (DIRAD)
e Divisão do Cíclotron (DICIC).
Com a entrada em operação do acelerador um número considerável de alunos, de cursos de pós-graduação, passou a estagiar nos laboratórios do cíclotron e a preparar teses, experimentais, de mestrado e mais tarde de doutorado. Assim, a CNEN, pode selecionar profissionais graduados, entre físicos (Clorivaldo B.L. Cruz, J.C. Suita, S.C. Cabral, U.M. Vinagre Filho, A.M. Borges e G.R. dos Santos), químicos (G.L. de Almeida, F. Wendling, E. Stal, J.Q. de Britto, Alfredo B. Bernedo, J.A. Osso, A.M. Braghirolli, M.A.V Bastos e D.S. Chama) e engenheiros (M.A. Fabro), e contratação de pós-graduado para suporte das atividades experimentais, em Informática e Física Teórica (L.J. Antunes).
A partir de 1968, a cooperação com a Coordenação dos Programas de Pós-Graduação em Engenharia (COPPE) da UFRJ, na elaboração de teses de mestrado; o intercâmbio com o Acelerador Linear de Elétrons e o Cíclotron de Energia Variável , do Commissariat d'Energie Atomique (CEA), em Saclay, na França (participação de R.N. Alves e O.F. Lemos Jr.) e com a Universidade Livre de Amsterdam - Cíclotron (participação de A.G. da Silva) permitiu o desenvolvimento de competência de pesquisadores na área de aceleradores, especialmente de cíclotron; o trabalho comum com o Centro de Pesquisas de Julich (KfA), na Alemanha, principalmente na operacionalidade do cíclotron CV-28, danos pela radiação (participação de J.A.D. Furlanetto, R.J.L. Guimarães, J. Lima e N.M. Ceia); com o Centro de Pesquisas Nucleares de Karlsruhe (KfK), em Física (participação de R. H. Töpke) e na produção de radioisótopos no Cíclotron do KfK (participação de G.L. de Almeida e A.M.S. Braghirolli) e no Centro de Pesquisas de Julich (participação de J.Q. de Britto, F.C.M. Teixeira e A.C. e Silva).
O cíclotron, isócrono, compacto, multi-partícula e de energia variável, modelo CV-28, fabricado pela The Cyclotron Co., foi inaugurado em dezembro de 1974. Vencida a fase crítica do projeto, o restante da década, foi dedicado a testes de desempenho do acelerador, implantação de laboratórios e periféricos, obtenção de dados nucleares, estudos para medidas de funções de excitação e produção de radioisótopos. Foram também iniciados estudos de danos pela radiação, recuperação de alvos (enriquecidos), e desenvolvimento de alvos e porta-alvos.
Além do suporte financeiro da CNEN, responsável também pela folha de
pagamento de pessoal, as atividades da Física contaram no período com
o apoio material e financeiro da AIEA, da Financiadora de Estudos e
Projetos (FINEP), da Secretaria de Ciência e Tecnologia do Estado da
Guanabara e da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de
Janeiro (FAPERJ).
No fim da década de 70, com o retorno do IEN para a CNEN, um novo grupo
de pesquisadores e técnicos de nível médio, foi incorporado à Física
(Vilmar L. Costa, N.M. Ceia, M.L.B. Lemos, A. Mansuneth R. Rodrigues). Na
década de 80, iniciou-se no IEN a
produção de radioisótopos
propriamente dita e paralelamente a preparação de radiofármacos.
A
colaboração de expertos estrangeiros, da COPPE/UK e AIEA/Alemanha ( G.W.A.
Newton, R. Weinreich), foi de grande relevância na formação de novos
pesquisadores e desenvolvimento de competência na produção de radioisótopos. Em meados da década,
o iodo-123 já era produzido pela
reação 124Te (p, 2n) 123I, em caráter rotineiro e distribuido
regularmente a hospitais no Rio de Janeiro.
O intercâmbio com o PTB de Braunschweig, na Alemanha, permitiu o treinamento de alguns pesquisadores, em medidas com neutrons rápidos (participação de L.J. Antunes, L.T. Auler, J.C. Suita e S.C. Cabral). Foi possível a formação de pessoal na Universidade de Munich (participação de A.M. Borges); e no Cíclotron do Laboratório Nacional de Brookhaven (participação M.A.V. Bastos). A cooperação com a Universidade de Manchester, em radioisótopos produzidos com cíclotron (participação de J.A Osso), foram todos de grande valia para as atividades em exercício no País.
Na década de 80, foi formado grupo (Z.C. Gonçalves, A. Storino, G.R. dos Santos e W. Arraes) dedicado a Estudos de Danos pela Radiação, desenvolvendo no DEFI trabalhos em cooperação com laboratórios do IPEN e da Alemanha, entretanto dificuldades de ordem material e exodo de pessoal levaram à sua desativação. De 1985 a 86, foram contratados para o DEFI, um farmacéutico ( Luiz C.M. Aleixo), para atuar no contrôle de qualidade do radiofármacos produzidos com o cíclotron, e também técnicos de nível médio (Mário L. de S. Serra, Márcio C. de Rezende, Renato G. Silva, Hasenclever C. de Souza e Márcio M. Pureza).
Em 1987, dois pesquisadores da Universidade do Colorado (D. Lind, J.R. Peterson), colaboraram em trabalhos com a equipe do DEFI e implantaram dispositivo para medidas de energia do feixe do cíclotron. De 1988 a 1990, foi desenvolvido o Projeto de um Separador EletroMagnetico - SEM, a ser implantado no IEN e que destinava-se ao enriquecimento de materiais, necessários a nacionalização de alvos para radioisótopos / radiofármacos produzidos em cíclotron. Embora aprovado no Congresso Nacional e com orçamento e financiamento consolidado, o projeto do SEM foi abortado.
Em 1990, o novo governo implantou
uma nova estrutura organizacional da CNEN, alguns
laboratórios e pesquisadores, foram redistribuidos entre os diversos
Departamentos, Diretorias e Institutos. Assim, o Laboratório de Detectores
(LADET), originário do Instituto de Radioproteção e Dosimetria (IRD),
foi incorporado à nova Coordenadoria de Desenvolvimento Científico
(CDEC) - leia-se Física - do IEN. A equipe do LADET (Danilo L. Teixeira,
Tânia S. Cabral, Domingos O. Cardoso, André P. Szabo, Enneite S. Pereira,
Geraldo A. Pedrosa), com competência adquirida no desenvolvimento e manutenção
de detectores gasosos, detectores semicondutores e cintiladores,
principalmente os de maior aplicação na área médica,
foi instalada no prédio do reator e subordinada à Supervisão de Física
Nuclear (SUFIN).
Na década de 90, o gálio-67, teve também sua produção estabelecida,
via reação 68Sn (p, 2n) 67Ga. Foram mantidos contatos com o
Kernforschungszentrum Karlsruhe (KfK), da Alemanha e com a AIEA,
visando a transferência de tecnologia, para a produção do iodo-123, via xenônio, utilisando o Karlsruhe Iodine Production System (KIPROS). Foi
apresentado em 1993, à Fundação Banco do Brasil, o pedido de
financiamento "Pesquisa e Desenvolvimento de Radiofármacos para
Diagnóstico Médico", para implantação no País do sistema KIPROS;
entretanto sem o empenho da Direção do IEN o projeto não chegou a
candidatar-se como prioritário.
No final de 1995, um concurso público realizado pela CNEN, permitiu o ingresso de novos técnicos de nível médio (Ana P. V. Da Silva, André M. Trugilho, Marcelo J. Franceschin e Alex da S. Lima) aos laboratórios do cíclotron. A partir de setembro de 1996, os registros mostram que o cíclotron passou a operar como acelerador mono-partícula e mono-energético (prótons, 24 MeV). A atual Coordenadoria de Física (CFIS), coordena as atividades de três supervisões, Supervisão de Física Nuclear (SUFIN), Supervisão do Cíclotron (SUCIC) e Supervisão de Radioisótopos (SURAD).
Em 1997, as instalações prediais da CFIS no complexo do cíclotron e as utilidades, sofreram reformas importantes que permitiram a implantacão do sistema KIPROS no IEN, e ampliação do Laboratório de Química Quente para fracionamento de iodo-131. Simultâneametne, um grupo engajado na produção de radioisótopos (Ana M. S. Braghirolli, Álvaro S. F. de Souza e André M. Trugilho), foi treinado nas instalações de produção de iodo-123, no cíclotron de Karslruhe. Em 1998, foi iniciada no IEN, a produção rotineira, do iodo-123 ultra-puro. Ainda neste ano, foram transferidos para a SUFIN, dois pesquisadores (Luis E.B. Brandão e Lidia V. de Sá), com experiência de aplicações industriais de radio-traçadores.
A partir de 1998, o projeto de um Centro PET no IEN passou a tomar corpo e
tiveram início contatos com fabricantes de cíclotrons (específicos para PET) e
módulos para processamento de radiofármacos.
Em 2000, foi encomendado a CTI, um cíclotron especifico para PET, o modelo RDS-111.
Em 2001, desenvolveu-se o ante-projeto civil (cerca de 2000 m2) o Centro PET.
Devido a restrições orçamentárias foi licitado um prédio de
300 m2 para abrigar o novo cíclotron (anexo ao do ciclotron CV-28), que entrou
em operação em 2002.
Nos primeiros anos do Século XXI, todos os esforços tem sido dirigidos para a produção regular, com os dois ciclotrons, de radiofármacos (FDG e Iodo).
Atualizado em Dezembro de 2006
soon after its completion in 2002.
RDS-111 & CV-28 cyclotrons building
