A área de Engenharia de Fatores Humanos do Programa de Engenharia Nuclear da COPPE surgiu em 1995 como resultado de pesquisas inovadoras na monitoração de processos nucleares e de uma bem-sucedida colaboração entre a universidade e empresas do setor. No Laboratório de Monitoração de Processos (LMP) são desenvolvidas teses de mestrado e doutorado, juntamente com pesquisas básicas e projetos aplicados na área nuclear.
Desde a sua criação, em 1995, essa área tem sido responsável pelo desenvolvimento de centenas de teses e dissertações, além de inúmeras publicações científicas. Um destaque significativo é a aplicação da inteligência artificial na Engenharia Nuclear, como o diagnóstico do desligamento de um reator nuclear do tipo PWR e a detecção de condições anormais na operação de usinas nucleares. A validação de sinais, bem como a monitoração e o controle de processos nucleares, também tem se beneficiado das aplicações da inteligência artificial.
As técnicas avançadas da computação têm desempenhado um papel fundamental no desenvolvimento de sistemas de conhecimento, em especial na área de Inteligência Artificial. Esses sistemas complementam os sistemas de simulação de engenharia, especialmente na resolução de problemas complexos em que as simulações convencionais são inviáveis, seja devido ao tempo computacional necessário, seja pela dificuldade de modelagem analítica.
Na área de Engenharia de Fatores Humanos do Programa de Engenharia Nuclear da COPPE, estamos comprometidos em impulsionar a excelência e a inovação na Engenharia Nuclear. Nossos pesquisadores e estudantes dedicam-se a avançar o conhecimento e aplicar as mais recentes tecnologias para garantir a segurança e o aprimoramento contínuo dos processos nucleares.
Os trabalhos de pesquisa realizados nesta área consistem essencialmente em aplicações das diferentes radiações, nos mais variados campos, dentre os quais ressaltamos:
Paralelamente, são desenvolvidos trabalhos de pesquisa, tais como:
Os trabalhos da área de Física Nuclear Aplicada têm geralmente vinculações com outras instituições da área nuclear (ex.: Instituto de Engenharia Nuclear, Instituto de Radioproteção e Dosimetria, Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, Instituto de Física da UFRJ, Embrapa-CTAA, Laboratório Nacional de Luz Sincroton, etc.), embora as pesquisas concentrem-se nas instalações do Laboratório de Instrumentação Nuclear (LIN/COPPE).
A área vem desenvolvendo há vários anos técnicas de detecção e de aplicação de radiações nucleares. Muitos trabalhos de pesquisa resultam de teses de mestrado e doutorado versando sobre radiografia, reconstrução de imagens, detectores especiais, etc., acumulando uma tecnologia própria. Os recentes progressos e as múltiplas aplicações da tomografia computadorizada, aliados a diversas instituições e pesquisadores que têm procurado o LIN/COPPE, levaram-nos a lançar um programa de tomografia computadorizada, visando essencialmente desenvolver:
Os grandes frutos do projeto serão tanto a industrialização, por empresas nacionais, de um equipamento de alta tecnologia, mas de custo muito inferior aos importados, como a eliminação do caos (técnico e financeiro) decorrente de sua manutenção por parte das empresas multinacionais. Além disso, os maiores triunfos serão a formação do pessoal em tecnologia de ponta e a interação dos grupos de pesquisa em áreas afins entre si com a indústria nacional, visando o objetivo final do projeto: o protótipo de um sistema tomográfico integral.
O projeto global do sistema tomográfico decompõe-se em vários subprojetos, baseados nas seguintes linhas de pesquisa:
A área tem como objetivo principal a formação de pessoal capacitado para formulação e análise de problemas de segurança de instalações industriais em geral e dos reatores do tipo PWR em especial.
As linhas de pesquisas atualmente em andamento na área são as seguintes:
Nos últimos anos, a área de Engenharia de Reatores procurou capacitar-se no desenvolvimento de códigos computacionais aplicados a problemas de engenharia. Desta forma, priorizaram-se os seguintes tópicos do conhecimento.
Possuindo hoje profundos conhecimentos nestes tópicos, a área de engenharia de reatores desenvolveu para a COPESP um primeiro código computacional para simulação dos circuitos primário e secundário de reatores a água pressurizada.
Este código é um simulador termohidráulico de tempo real de instalações industriais, com ênfase em centrais nucleares, possuindo intrinsecamente uma estrutura de controle inteligente, que permite simular os diversos transientes, modificando quando necessário a configuração da instalação. A fase do primário está concluída, e já nos permitiu visualizar a superioridade do produto desenvolvido no PEN em relação aos similares existentes.
Em vista destes resultados, está em andamento uma segunda versão deste simulador, visando a aplicação a outros processos termohidráulicos de interesse. Espera-se também que esta experiência dê origem ao desenvolvimento de outros códigos, na área de análise estrutural.
Novos métodos matemáticos e numéricos estão sendo pesquisados para o desenvolvimento de algoritmos robustos para a solução de sistemas algébricos que resultam da regularização de problemas inversos dentro da engenharia nuclear, tais como os problemas de reconstrução de fontes e de identificação de parâmetros relacionados com propriedades materiais.
Em resumo, pode-se dizer que as pesquisas na área de Engenharia de Reatores têm buscado:
A grande importância do esquema implementado é que, além da formação básica que os mestrandos e doutorandos estão adquirindo, a área espera formar profissionais completos, que possuam o conhecimento e saibam fazer a ponte entre ciências básicas e suas aplicações em engenharia.
Devido à forte interação existente com outros campos da Física, a área de Física de Reatores existe desde a criação do Programa. Neste longo período de existência, tem gerado recursos humanos para as principais instituições do setor nuclear do País, com a formação de pesquisadores tanto em nível de mestrado, como de doutorado, altamente qualificados para a análise do comportamento neutrônico de um reator nuclear.
A área visa fornecer apoio teórico e conhecimentos físicos fundamentais da interação nêutron-núcleo para o desenvolvimento da Engenharia Nuclear. Dentro deste espírito, são estudados métodos matemáticos e modelos físicos das interações dos nêutrons de baixas energias com os núcleos dos isótopos que compõem os materiais de um reator nuclear. Os efeitos destas interações são analisados em seus mínimos detalhes, com o intuito de capacitar os estudantes a desenvolverem trabalhos de pesquisa básica, segundo os mais recentes progressos no campo de atuação escolhido.
Por outro lado, a área tem também a finalidade de desenvolver trabalhos de pesquisa aplicada, os quais são baseados fundamentalmente no desenvolvimento de métodos matemáticos e numéricos para aplicações em códigos de análise neutrônica de reatores nucleares. Neste contexto, o pesquisador da área deve envolver-se em estudos motivados pelas solicitações oriundas das empresas e instituições do setor nuclear.
As linhas de pesquisa em desenvolvimento nestas áreas são as seguintes:
