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Da origem dos elementos as aplicações tecnológicas: explorando a natureza com íons acelerados

Resumo

Da origem dos elementos às aplicações tecnológicas: explorando a natureza com íons acelerados. Este projeto temático busca, através de várias visões complementares, estudar propriedades fundamentais do núcleo atômico, no regime de baixas energias, tendo como ferramenta básica, um feixe acelerado de íons pesados. Também, procura desenvolver e aprimorar o uso desse recurso e do conhecimento adquirido na pesquisa básica das propriedades nucleares, em outras áreas do conhecimento, bem como nas inúmeras aplicações tecnológicas neles baseados. Embora a instrumentação básica utilizada nesses estudos tenha sido desenvolvida há muitos anos, inovações tecnológicas desenvolvidas principalmente na última década, têm aberto novas perspectivas, como a produção de feixes de elementos instáveis, que trouxe um novo ímpeto para a área. A questão básica da origem dos elementos, cujos fundamentos foram lançados há mais de cinqüenta anos, com grande desenvolvimento teórico ao longo do tempo, somente agora, com o advento de feixes radiativos pode ser plenamente testada e quantificada experimentalmente. Por outro lado, a impressionante evolução e barateamento da capacidade computacional possibilitou um avanço enorme nas previsões teóricas, fazendo com que uma série de problemas novos e de grande interesse, ao alcance dos recursos existentes em nossas instalações possam agora ser investigados. Grande parte do conhecimento gerado por esses estudos, bem como do ferramental experimental desenvolvido ao longo de décadas para a pesquisa em física fundamental, tem proporcionado um grande número de aplicações em medicina, análise e modificação de materiais, estudo de propriedades de estruturas cristalinas e mesmo de materiais biológicos. As inúmeras aplicações em medicina, tanto no tratamento de tumores quanto em diagnósticos, aplicações estas até certo ponto bem estabelecidas, são constantemente melhoradas com o avanço da capacidade tecnológica. Também em estudos mais fundamentais, ligados principalmente à genética, o uso de feixes de íons pesados tem tido desenvolvimento considerável, em grande parte, ligado ao impressionante crescimento das técnicas de mapeamento genético observado nos últimos anos. A análise e modificação de materiais com utilização de íons acelerados, apresentou também um crescimento acentuado na última década do século passado. Técnicas como PIXE, PIGE, ERDA são utilizadas rotineiramente em análise de materiais com interesse tecnológico, arqueológico, no estudo de processos de degradação ambiental e mesmo na certificação e estudos de procedimentos e técnicas de produção de obras de arte. O uso de processos nucleares na produção de energia, na forma de reatores de fusão, teve um grande desenvolvimento até o início dos anos 1980, quando as restrições ligadas principalmente a possíveis catástrofes relacionadas à tecnologia utilizada, bem como pela falta de soluções confiáveis para o destino dos rejeitos radiativos, fizeram com que essas aplicações entrassem em declínio. Entretanto, há pouco mais de dez anos, foi demonstrado que processos baseados em aceleradores de íons pesados (ADS Accelerator Driven Systems) podem ser usados, de forma economicamente viável, tanto na queima de rejeitos produzidos até o presente por reatores críticos convencionais, quanto no desenvolvimento de uma nova geração de reatores sub-críticos... (AU)

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