Introdução

Os objetivos do desenvolvimento, além de atender demanda do projeto Sirius, é promover a capacitação de empresas nacionais para elaboração de projeto civil/mecânico de cabanas para proteção radiológica, desenvolvimento de processos produtivos, confecção de protótipos, bem como serviços de instalação na área experimental da nova fonte de luz síncrotron do LNLS.

Referente ao potencial de mercado, o novo anel do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) foi concebido para abrigar aproximadamente 40 novas linhas de luz, cada uma dessas contendo entre 2 e 3 cabanas. O custo médio no mercado internacional de um conjunto de cabanas para cada linha de luz é de um milhão de dólares americanos, não incluindo utilidades. As empresas interessadas em desenvolver este tipo de produto não terão apenas o Sirius como comprador ao longo dos próximos anos, poderão também explorar um mercado externo que abrange dezenas de outros aceleradores, além do potencial fornecimento de salas para abrigar equipamentos para diagnóstico médico no país. Os seguimentos com potencial interesse no desenvolvimento para a solução são caldeiraria, soldagem, serralheria e chaparia/estamparia.

O Problema

As cabanas de proteção radiológica (hutches/enclosures) das linhas de luz abrigam os componentes ópticos responsáveis pelo condicionamento espacial e espectral do feixe de luz síncrotron recebido do anel de armazenamento. Junto a este feixe, que é empregado diretamente na realização de experimentos e medidas, propaga-se também radiação gama (bremsstrahlung), oriunda da interação do feixe de elétrons com partículas residuais dentro das câmaras de ultra alto vácuo do anel. Ambos tipos de radiação são ionizantes e oferecem risco à saúde de pessoas.

A principal função dessas cabanas é, portanto, garantir que os feixes diretos ou espalhados ao longo da linha de luz resultem em níveis de radiação que estejam dentro dos limites de segurança obrigatórios. Como função secundária, por abrigar componentes de alta precisão e que necessitam de alta estabilidade mecânica, as cabanas também devem prover isolamento térmico dos componentes da linha em relação à área experimental do acelerador, permitindo, no entanto, acesso de utilidades (água, gases, ar-condicionado) a seu interior.

Essas cabanas são normalmente compostas por módulos montados de forma a prover estanqueidade à radiação, isto é, qualquer raio originado dentro de uma cabana sempre deve encontrar uma determinada espessura de material ao atravessar as paredes da mesma. Os materiais regularmente empregados para fabricação dos módulos são o aço-carbono e o chumbo, formando composições laminadas que variam de poucos mm até 60-100mm de espessura.

A Figura 1 a seguir ilustra um conjunto de linhas de luz e suas respectivas cabanas na área experimental do Sirius.

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Figura 1 – Modelo 3D das linhas de luz do Sirius e seus componentes.

Parâmetros Técnicos

  • Na corrente máxima de operação do anel, em 500mA, a radiação limite no exterior das cabanas não pode exceder 0.5mSv/h = 0.05mrem/h. A especificação das espessuras necessárias para atingir esses níveis será fornecida pela equipe de radioproteção do LNLS;
  • A cabana deve possuir total vedação contra o vazamento de radiação espalhada através de junções de painéis, portas, janelas, dutos, coberturas, além da junção com o piso e as paredes de concreto;

Sendo que as cabanas devem possuir:

  • Painéis de Chumbo envoltos a painéis/chapas de aço para bloqueio de radiação. A espessura do chumbo depende do tipo de radiação e pode variar de 4-60 mm, dependendo da posição dos módulos – lateral, teto, montante/jusante – painéis unicamente em aço também são opções funcionalmente viáveis, devendo ser mais espessos para oferecer atenuação equivalente ao chumbo;
  • Módulo de painéis, portas, dutos para passagem de cabos e fluidos (gases, ventilação, nitrogênio líquido);
  • A sustentação de painéis feita por pilares da própria cabana, apoiados no solo;
  • Ponte rolante para cargas de até 1 tonelada.
  • A incorporação ao projeto de utilidades como ar comprimido, água de processo, água gelada, alimentação elétrica e ar condicionado de precisão (estabilidade de 0.1°C), é desejável e pode ser tornar um diferencial competitivo para as empresas interessadas, mas não é mandatória.

A Tabela 1 e a Figura 2 a seguir resumem as características básicas para um determinado tipo de cabana.

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Figura 2


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Tabela 1

Para a elaboração de plano de trabalho, (projeto de pesquisa) a ser apresentado para FAPESP-FINEP, deverá ser amplamente discutido e elaborado em conjunto com a equipe do LNLS, de forma a assegurar a adequação aos objetivos do desafio. Referente ao cronograma do projeto Sirius, a demanda está condicionada à montagem de 5 linhas (~15 cabanas), previstas para Outubro de 2017, e outras 8 para o início de 2018. Para que a produção dessas unidades possa ocorrer com segurança, o conceito produtivo de montagem deverá necessariamente ser demonstrado até o final de 2016, para que a produção possa ocorrer ao longo de 2017.

Referências, quando aplicáveis, estão disponíveis no Anexo 1 do edital FAPESP/FINEP.

Perguntas Frequentes

Perguntas feitas pelas empresas durante o decorrer do período do Edital serão adicionadas aqui com a resposta dada pelo responsável pelo desafio. Clique na pergunta para abrir a resposta.

Pergunta 1

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