O centésimo elemento

Produção interna de combustível nuclear atende ao principal reator atômico brasileiro para pesquisas e fabricação de radioisótopos

Setembro de 2012 foi um mês histórico para o Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen). Na semana passada, a autarquia paulista associada à Universidade de São Paulo (USP) e gerenciada pela Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) comemorou 55 anos de criação. E celebrou também a entrega do centésimo elemento combustível fabricado internamente para o reator atômico IEA-R1m.

Projetado e construído pela empresa norte-americana Babcock & Wilcox, o reator opera de modo controlado a fissão (“quebra”) em cadeia dos núcleos dos átomos de urânio. Seu projeto integrou o programa Átomos Pela Paz, iniciativa dos Estados Unidos do período pós-Segunda Guerra Mundial, que incentivava outros países a aderir à tecnologia atômica com fins pacíficos. Por fim, foi incorporado ao Tratado Mundial de Não Proliferação de Armas Nucleares, em vigor desde 1970, e tem adesão atual de 189 países.

Aplicações médicas

Desde sua inauguração, o IEA-R1m é usado em duas missões básicas: a primeira é permitir pesquisas científicas na área nuclear. E a segunda é a produção de radioisótopos, a principal matéria-prima para a fabricação de radiofármacos. Estas substâncias são empregadas no diagnóstico e tratamento de doenças como o câncer e em outras áreas médicas como cardiologia e neurologia. E têm também aplicações em setores como agricultura e indústria.

Em suas quatro primeiras décadas de operação, o IEA-R1m trabalhou com potência máxima de 2 megawatt (MW). Entretanto, com o aumento da demanda por radiosótopos, em 1997 o reator nuclear teve sua potência máxima alterada para 5 MW. E desde então a rotina de utilização do equipamento foi ampliada para 120 horas semanais.

Salto tecnológico

Para Elita Carvalho, gerente do Centro do Combustível Nuclear (CCN) do Ipen, a produção do centésimo elemento representa a consolidação de trabalho iniciado em 1988 pelos 36 profissionais do instituto. Química de formação, a pesquisadora destaca o viés estratégico da decisão de enriquecer no Brasil o urânio, elemento base do combustível atômico. E mais o desenvolvimento de muitas linhas de pesquisa científica em assuntos afins.

O salto tecnológico do Ipen envolveu a formação de pessoal especializado e o domínio de diversas tecnologias químicas, metalúrgicas e cerâmicas. E mais a constituição de uma cadeia nacional de produção nuclear, inclusive com o tratamento de efluentes. Ao longo da evolução, Elita destacou o rigoroso controle de segurança em todos os processos envolvidos, de acordo com padrões internacionais de segurança.

Autossuficiência

Os elementos combustíveis utilizados pelo reator IEA-R1m são do tipo Materials Testing Reactor (MTR), formados pela montagem de um conjunto de placas combustíveis paralelas entre si, que permitem a passagem de um fluxo de água que serve como refrigerante e moderador.

Atualmente, o CCN produz, por ano, dez elementos combustível para o IEAR1m. Em média, cada um demora um mês para ser fabricado e sua vida útil, no reator, depende do número de horas em operação no sistema nuclear. Depois do uso, o material é estocado dentro da própria piscina do reator, em compartimento próprio.

Com a evolução dos serviços prestados, a expectativa do Ipen nos próximos anos é deixar de importar, do Canadá e da Argentina, matérias-primas como o tecnécio, usado para produzir radioisótopos. Na visão da pesquisadora Elita, os principais desafios atuais do Ipen são a gestão de pessoal e o aporte de recursos financeiros.

A meta futura é ampliar a produção e desenvolver combustíveis com maior densidade de urânio, para atender, por exemplo, o futuro Reator Multipropósito Brasileiro (RMB). O projeto conjunto com a Marinha também tem viés científico e segue em construção no Centro Experimental de Aramar, em Iperó, município próximo de Sorocaba.

A expectativa é passar a produzir 25 elementos combustível para o RMB, cujas operações estão previstas para ter início em 2018. A partir daí, explica Elita, será possível aumentar a capacidade e até dobrá-la. Quando essa meta for atingida, o Brasil será 100% autossuficiente na fabricação dos radioisótopos. E terá toda a cadeia produtiva nacionalizada, pois os minérios envolvidos na produção do combustível são extraídos de jazidas localizadas na Bahia e no Ceará.

Rogério Mascia Silveira
Da Agência Imprensa Oficial

Reportagem publicada originalmente na página III do Poder Executivo I e II do Diário Oficial do Estado de SP do dia 30/10/2012. (PDF)

Brasil ganha rede nacional de institutos de ciência e tecnologia de ponta

A nova rede vai reunir as universidades estaduais paulistas, centros de pesquisa, instituições nacionais e internacionais, em busca de conhecimento e aprimoramento tecnológico

Com o objetivo de produzir conhecimento e inovação em áreas estratégicas, o Brasil dá os primeiros passos na formação de institutos nacionais de ciência e tecnologia. A nova rede congrega as universidades estaduais paulistas (USP, Unesp e Unicamp) e de outros Estados, instituições federais, agências de fomento e centros de pesquisa de todo o Brasil.

Essas redes vão contribuir para a formação de profissionais qualificados para atuar no meio acadêmico e no mercado. O Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), órgão do Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT), está investindo R$ 600 milhões no projeto.

A iniciativa substitui os antigos institutos do milênio e até agora foram criadas 112 novas unidades no País: 37 no Estado de São Paulo. Áreas estratégicas para o território nacional, como informática, comunicação, saúde, biotecnologia, meteorologia, nanotecnologia, petróleo, gás, biocombustível, espacial, nuclear, biodiversidade, recursos naturais e desenvolvimento social e agropecuário são o foco imediato da iniciativa.

Nos institutos paulistas, a Fundação de Amparo à Pesquisa (Fapesp) financiou metade do investimento e é parceira do CNPq na rede nacional, que reúne docentes da USP, Unesp e Unicamp. A USP foi o centro acadêmico que mais recebeu institutos até agora. No total são 17, quatro deles instalados no campus de São Carlos.

Grupos internacionais

Um dos destaques é o Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia na área de Sistemas Embarcados Críticos (INCT-SEC). Sediado no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP São Carlos, o grupo de pesquisa foi idealizado em novembro de 2008 e reúne desde sua fundação, no mês de março, cem cientistas de universidades estaduais como USP, Unesp, PUC-RS e Maringá- PR e federais (do Amazonas, de Goiás e de São Carlos).

A coordenação dos trabalhos do INCT-SEC é do professor José Carlos Maldonado, vice-diretor do ICMC. Recém-criado, já tem parcerias firmadas com a Empresa Brasileira de Aeronáutica (Embraer), a Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) e acordos de cooperação científica com o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) e o Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA).

Até 2011, o instituto receberá R$ 4,5 milhões. Os primeiros resultados do trabalho do INCT-SEC estão previstos para o final de 2010. A proposta principal é aprofundar estudos nos chamados sistemas embarcados críticos no Brasil, firmar parcerias com grupos internacionais e dar continuidade a pesquisas em andamento no ICMC, como as experiências com veículos autônomos (aéreos e terrestres).

A primeira atividade do INCT-SEC foi um workshop realizado em abril, em São Carlos. O grupo de pesquisa está instalado nas dependências do ICMC, mas em 2012 mudará para a sede definitiva, a ser construída no Parque Ecotecnológico de São Carlos.

Cooperação alemã

O professor Dieter Rombach, diretor da área de tecnologia da informação do Instituto Fraunhofer (Alemanha), visitou São Carlos na primeira quinzena de março. Na oportunidade, conheceu as pesquisas do ICMC com sistemas embarcados críticos em veículos autônomos e anunciou, para breve, parceria com o INCT-SEC.

“Em Salvador (BA), o governo estadual aportou recursos para criar um Centro Fraunhofer na Universidade Federal da Bahia (UFBA)”, informa o professor José Carlos Maldonado. “E há forte possibilidade de se instalar uma unidade também em São Carlos”, completou o docente do ICMC, que é também presidente da Sociedade Brasileira de Computação.

O Instituto Fraunhofer foi criado em 1949. Voltado à inovação, aproxima a universidade da indústria e procura transformar o conhecimento produzido no meio acadêmico em novos serviços e produtos. A meta é conferir impacto social ao investimento feito em ciência e gerar renda e empregos para a sociedade.

No modelo de parceria proposto, o grupo europeu aporta o mesmo valor que o governo e as empresas locais nos projetos de pesquisa. Cada posto montado fora da matriz alemã tem prazo de três anos para atingir as metas. Após esse período, se a iniciativa for bem-sucedida será finalmente constituída a filial do Fraunhofer e termina o aporte estrangeiro de dinheiro na unidade, que passa a operar com recursos próprios.

No momento, o INCT-SEC procura parceiros para financiar o escritório do Fraunhofer em São Carlos. A verba a ser investida poderá vir de agências de fomento, empresas e governos municipal, estadual ou federal. “A expectativa é repetir no Brasil a experiência norte-americana: uma rede de Centros Fraunhofer bem-sucedida”, destaca o professor.

Inteligência artificial

A proposta principal dos sistemas críticos embarcados é comandar veículos (avião, carro, submarino, satélite e balão) e dispositivos eletroeletrônicos embarcados, como telefone celular, videogame, equipamentos médicos e de monitoramento remoto. Podem inclusive integrar eletrodomésticos e componentes de alta tecnologia.

Os sistemas críticos embarcados são soluções completas de informática. Incluem o projeto e o design dos componentes de hardware (placas, circuitos, dispositivos autônomos) e o desenvolvimento dos softwares (programas de computador) próprios. São capazes de tomar decisões e executar tarefas a partir de conceitos de inteligência artificial.

Os testes com os sistemas são feitos com protótipos (modelo construído em escala menor para reduzir custos e riscos). Os dois mais avançados do INCT-SEC surgiram de pesquisas do ICMC: um veículo aéreo não tripulado (Vant), projeto cuja tecnologia foi repassada à indústria e transformado em aplicação comercial e um veículo terrestre autônomo, ainda em fase de desenvolvimento.

O estudo com o Vant começou em 1999, por iniciativa do professor Onofre Trindade Junior. O avião integrou o antigo Projeto Arara (Aeronaves de Reconhecimento Assistidas por Rádio e Autônomas), parceria da USP com a Embrapa finalizada em 2005.

Ajuda do céu

Hoje, o avião tem patentes depositadas e é comercializado. Funciona sem piloto e tripulação e se orienta por satélite (GPS). Tem custo de R$ 90 mil, fotografa e filma áreas rurais em tempo real e oferece imagens em alta resolução. Voa de modo autônomo a partir de rotas predefinidas e também pode ser controlado como aeromodelo (via rádio).

O Vant é movido a gasolina de aviação convencional e pode voar até duas horas sem reabastecer. No modo autônomo é possível programar altitude, percurso e área a ser sobrevoada e fotografada.

Caso o avião atravesse uma zona de turbulência e se desvie da rota original prevista, o sistema embarcado que comanda a aeronave se orienta pelo GPS e corrige automaticamente a trajetória. É o mesmo princípio usado por mísseis teleguiados para atingir alvos intercontinentais. No voo com rota programada, o avião é calibrado para desempenhar tarefas específicas, como, por exemplo, sobrevoar e mapear plantações.

Suas imagens possibilitam ao produtor identificar quaisquer objetos entre a aeronave e o solo. E, ainda, verificar a presença de pragas, espécies invasoras, e se alguma planta cresce abaixo do padrão esperado.

A informação vinda dos céus auxilia o produtor a traçar diagnóstico preciso de seus campos e permite economizar recursos com fertilizantes e defensivos. O avião já foi usado com sucesso em lavouras de milho e soja e pode ser adaptado para atuar com outras culturas e diferentes missões.

Preservação ambiental

A decolagem do Vant é feita a partir de um carro em movimento. A aeronave fica posicionada numa base afixada na capota e, quando o veículo terrestre atinge a velocidade de 60 quilômetros por hora, um sensor especial no nariz do avião inicia a decolagem.

A autonomia de voo é de até três horas. Se for necessário o avião pode carregar até 12 quilos de peso e aterrissar com paraquedas no meio da plantação. Seu sistema de navegação inclui base que acompanha o voo e recebe em tempo real as imagens e demais dados transmitidos.

A tecnologia dos sistemas embarcados críticos do Vant foi patenteada e repassada para a AGX Tecnologia, empresa parceira sediada em São Carlos. De acordo com Luciano Néris, ex-estudante do ICMC e gerente de projetos da AGX, a aeronave recebeu o nome comercial de AGplane e está disponível para venda ou aluguel (interessados devem acessar o site da empresa – ver serviço).

“As possibilidades de monitoramento aéreo rural e urbano são muitas. A Marinha brasileira já o utiliza em exercícios de treinamento de tiro, mas é possível também fiscalizar e vigiar áreas de preservação ambiental, fronteiras e mapear recursos hídricos, geológicos e ecológicos”, informa Néris.

O Vant desenvolvido na USP tem custo de fabricação menor que os aviões convencionais que geram imagens aéreas. Outras vantagens: voar em baixas altitudes e em espaços reduzidos; e dispensar pista especial para pousar e decolar – o procedimento pode ser feito em qualquer estrada de terra. “E por não ser tripulado tem potencial de poupar a vida de pilotos em regiões de selva fechada e sujeitas à artilharia”, destaca.


Carro autônomo tem várias aplicações

Os professores Denis Wolf, Eduardo Simões e Fernando Osório são os responsáveis pelo protótipo dos veículos terrestres autônomos em desenvolvimento no ICMC. Elétrico e equipado com sensores capazes de identificar obstáculos e mapear todo o terreno ao redor com imagens tridimensionais, o veículo se desloca por todas as direções sem choques ou capotamentos.

A pesquisa foi iniciada no começo de 2009 e tem parceria de professores de Mecatrônica da Escola de Engenharia (EESC) da USP São Carlos e da Politécnica. O protótipo custou R$ 40 mil e os resultados obtidos ainda são preliminares, porém suficientes para atrair o interesse de uma montadora de carros instalada no Brasil.

A multinacional está firmando parceria com a USP de São Carlos, por meio da EESC, e doou um carro top de linha. O veículo será usado nas pesquisas desenvolvidas em parceria com os professores da EESC, do ICMC e demais pesquisadores do INCT-SEC.

Outras perspectivas de uso são adaptar os sistemas de controle inteligentes dos veículos terrestres para desenvolver uma cadeira de rodas inteligente à prova de quedas e de colisões e capaz de receber comandos de voz. Também se cogita utilizar essa tecnologia como robô, para orientar o trânsito de pedestres e carros em cruzamentos de ruas e avenidas.

Por fim, há a possibilidade de uso militar. A ideia é reaproveitar o sistema embarcado usado no carro para equipar um robô antiminas, capaz de transitar em campos com explosivos, detectar e desarmar armamentos. O objetivo é usá-lo em países assolados por conflitos. Em Angola, por exemplo, mesmo com a guerra civil terminada, a população ainda é ameaçada pelas minas enterradas na época da guerra.

Serviço

ICMC-USP
AGX Tecnologia

Rogério Mascia Silveira
Da Agência Imprensa Oficial

Reportagem publicada originalmente nas páginas II e III do Poder Executivo I e II do Diário Oficial do Estado de SP do dia 20/05/2009. (PDF)

Três mil instituições adotam método de ensino a distância da Unicamp

Desenvolvido há 5 anos, a partir da dissertação de mestrado da pesquisadora Alessandra, o TelEduc tem uso livre e é de fácil manuseio para leigos em informática

O TelEduc, ferramenta de ensino a distância desenvolvida há cinco anos por pesquisadores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), transformou-se em uma das principais plataformas do gênero no mundo. Atualmente é utilizado por três mil instituições públicas e privadas, nacionais e estrangeiras. Entre elas a Marinha Brasileira no treinamento de militares embarcados em alto-mar.

O grande atrativo do sistema é a facilidade encontrada por pessoas que não são especialistas em informática. O TelEduc nasceu a partir da dissertação de mestrado da pesquisadora Alessandra Cerceau, orientada pela professora Heloísa Vieira da Rocha, do Instituto de Computação (IC). A adequação do ambiente foi feita pelo IC e Núcleo de Informática Aplicada à Educação (Nied) da universidade.

Nos primeiros cursos ministrados com o auxílio do método, segundo Heloísa, foi possível notar que geraria grande interesse. Em 1999, os trabalhos ganharam impulso graças ao apoio da Organização dos Estados Americanos (OEA).

Sessões de bate-papo

Dois anos depois do lançamento, o TelEduc foi transformado em software livre, o que permitiu a sua expansão. Universidades públicas e privadas o utilizam como ferramenta de auxílio às atividades presenciais. Permite dispor conteúdos on-line e estabelecer comunicação entre os participantes de um curso por meio de fóruns de discussão ou sessões de bate-papo (chats).

As empresas têm o TelEduc como aliado no esforço de formar e qualificar funcionários e na promoção de treinamentos técnicos. Heloísa lembra que a Região Sudeste do País concentra a maior parte da produção científica nacional.

“O método é valioso na disseminação desse saber, por neutralizar barreiras geográficas. É consenso entre os educadores que, na chamada sociedade do conhecimento, os profissionais que concluíram curso superior terão de recorrer frequentemente à universidade para se manterem atualizados. “Nesse aspecto, o ensino a distância apresenta-se como veículo indispensável à manutenção desse contato”, afirma.

Facilidades

Concebida para a formação de professores de informática educativa, a ferramenta foi desenvolvida de forma participativa. Suas funcionalidades foram idealizadas e depuradas segundo as necessidades do público. “Não é preciso fazer um curso para aprender.”

O TelEduc auxiliou na produção de sete dissertações de mestrado e cinco teses de doutorado. Além da OEA, as pesquisas com a ferramenta têm o apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa (Fapesp), Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Pró-Reitoria de Graduação da Unicamp.

No exterior, o TelEduc é utilizado por instituições da França, Portugal, Espanha, Estados Unidos, Chile e Argentina. “Por possuir licença de uso livre e suporte a múltiplas línguas, é natural que a expansão do serviço tenha continuidade”, diz Heloísa.

Adesão facultativa

Nos cursos de graduação da Unicamp, a adesão ao TelEduc é facultativa. Nas disciplinas, o professor decide se irá ou não ativá-lo. O acesso ao ambiente interativo é feito por meio de senhas, as mesmas que alunos e docentes cadastram no sistema interno da Diretoria Acadêmica (DAC) da universidade.

Rogério Mascia Silveira
Da Agência Imprensa Oficial

Reportagem publicada originalmente na página IV do Poder Executivo I e II do Diário Oficial do Estado de SP do dia 24/07/2003. (PDF)