O Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) é um centro público de pesquisa e ensino instalado na Cidade Universitária Armando de Salles Oliveira, em São Paulo. Produz radiofármacos usados em exames e tratamentos médicos e fabrica combustível para reatores de pesquisa. Seus laboratórios também estudam aplicações da radiação na indústria, na agricultura e no meio ambiente.
Criado em 1956 e ligado à Comissão Nacional de Energia Nuclear, o IPEN mantém os reatores IEA-R1 e IPEN/MB-01, além de aceleradores de partículas. Nessas instalações, pesquisadores e estudantes trabalham com nêutrons, radioisótopos e materiais. O instituto oferece formação em parceria com a Universidade de São Paulo. Também pesquisa células a combustível e baterias para gerar e armazenar eletricidade.
História
O Instituto de Energia Atômica foi criado em 31 de agosto de 1956, durante o governo de Juscelino Kubitschek, por meio de um convênio entre o Conselho Nacional de Pesquisas e a Universidade de São Paulo. O programa estadunidense Átomos para a Paz e os intercâmbios científicos promovidos pela Conferência de Genebra de 1955, sobre os usos pacíficos da energia atômica, fizeram parte dos preparativos para a criação do instituto.
O reator IEA-R1 atingiu a primeira criticidade em 16 de setembro de 1957 e passou a ser utilizado em experimentos com nêutrons, na formação de pesquisadores e na produção de radioisótopos. Em 1959, começou a produção de iodo-131 para aplicações médicas. Os geradores de tecnécio usados no diagnóstico por imagem começaram a ser produzidos em 1981.
Em 16 de março de 1979, durante uma reorganização dos órgãos paulistas de ciência e tecnologia, o Decreto estadual n.º 13.427 alterou o nome do Instituto de Energia Atômica para Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares.
Em 1982, as pesquisas de enriquecimento de urânio do IPEN e da Marinha do Brasil, no Programa Nuclear Paralelo, obtiveram enriquecimento isotópico por ultracentrifugação com equipamentos construídos no país. Um convênio firmado naquele ano transferiu a gestão técnica, administrativa e financeira do instituto à CNEN, preservando sua condição de autarquia estadual. O regulamento aprovado em dezembro de 1982 reorganizou suas atividades de pesquisa e desenvolvimento.
Pesquisa e produção
Radiofármacos e biotecnologia
Com radioisótopos obtidos em reatores e cíclotrons, o IPEN prepara radiofármacos para clínicas e hospitais e pesquisa formas de produzi-los e utilizá-los. Em 2026, o instituto estimava responder por cerca de 90% da produção nacional de radiofármacos, com produtos usados em aproximadamente dois milhões de procedimentos médicos de diagnóstico e terapia por ano, nas redes pública e privada.
Na década de 1990, a equipe de bioengenharia do IPEN desenvolveu técnicas para sintetizar o hormônio do crescimento humano com bactérias modificadas por engenharia genética. As bactérias recebem o gene responsável pela produção da proteína, que depois precisa ser separada e purificada. O Centro de Biotecnologia pesquisa também outras moléculas e processos de prevenção, diagnóstico e tratamento de doenças.
Um projeto com vigência de 2025 a 2028 prevê a recuperação de rádio-226 e o desenvolvimento da produção de actínio-225 em cíclotron.
Reatores e combustível nuclear
No IEA-R1, um reator tipo piscina, a água refrigera o núcleo e reduz a velocidade dos nêutrons. Suas aplicações compreendem produção de radioisótopos, análises por ativação neutrônica, irradiação de materiais e formação de operadores. O IPEN fabrica os elementos combustíveis do reator desde 1988, com processos químicos, metalúrgicos e cerâmicos.
Em abril de 2026, o IEA-R1 estava desligado, e seu retorno à operação dependia de reparos e de novas etapas de comissionamento acompanhadas pela Autoridade Nacional de Segurança Nuclear.
O IPEN/MB-01 atingiu a primeira criticidade em novembro de 1988. Sua potência muito baixa permite estudar o comportamento dos nêutrons e a configuração dos núcleos de reatores. Os pesquisadores comparam os resultados medidos com cálculos teóricos para verificar métodos utilizados em projetos de reatores nucleares.
Materiais, indústria e ambiente
Os laboratórios estudam cerâmicas, metais, vidros e cristais para o ciclo do combustível nuclear e outros usos. Também desenvolvem lasers e métodos de caracterização para examinar a composição e as propriedades dos materiais. As equipes usam análises químicas, dosimetria e monitoramento ambiental para avaliar amostras e acompanhar instalações e processos que empregam radiação.
Com um irradiador multipropósito de cobalto-60 e aceleradores de elétrons, o instituto pesquisa processos industriais e presta serviços de irradiação. Esses equipamentos são utilizados na esterilização de materiais e tecidos, na conservação de alimentos e na modificação de polímeros. A eliminação de microrganismos e o tratamento de efluentes industriais também fazem parte dessas aplicações.
Para conservar livros, quadros e peças de madeira, a equipe utiliza radiação gama contra fungos e insetos. Antes da irradiação, radiografias e análises como a difração de raios X permitem examinar os materiais e escolher o tratamento. O instituto trabalhou com obras de Tarsila do Amaral e Anita Malfatti e participou de cursos internacionais para profissionais de conservação de acervos.
Um equipamento LiDAR instalado no IPEN acompanha a presença de aerossóis na atmosfera, incluindo partículas de poluição urbana e fumaça de queimadas. O instrumento emite pulsos de laser e mede o tempo que a luz leva para voltar após atingir as partículas, permitindo determinar a altura das camadas observadas. Em janeiro de 2022, detectou a pluma da erupção do vulcão Hunga Tonga-Hunga Haʻapai a cerca de 27 quilômetros acima de São Paulo.
Sistemas energéticos
Desde a década de 1990, o IPEN pesquisa células a combustível, dispositivos que convertem energia química em eletricidade. As equipes estudam a produção e o uso de hidrogênio nessas células. Pesquisadores de engenharia também estudam projetos de microrreatores nucleares para fornecimento de energia.
Em 2007, a equipe já havia construído uma célula experimental de óxido sólido que utilizava etanol diretamente, sem um reformador separado para obter hidrogênio. O equipamento também foi testado com metano.
Uma parceria com a Nissan, iniciada em 2019, passou a estudar células de óxido sólido para gerar eletricidade em veículos a partir do etanol. Nesse sistema, o hidrogênio extraído do combustível alimenta as células, e a energia produzida é armazenada em uma bateria recarregável.
Em 2023, uma equipe do instituto apresentou um protótipo de gerador termoelétrico de radioisótopos, que converte em eletricidade o calor liberado por fontes de amerício-241. O trabalho reaproveitou fontes antes usadas em instrumentos de medição industrial e procurava desenvolver alimentação elétrica para equipamentos em locais remotos. O dispositivo ainda era experimental.
Uma bateria de chumbo e carbono desenvolvida no instituto recebeu uma estrutura flexível, com nanopartículas de chumbo em tecido de carbono e uma membrana polimérica sólida. O protótipo, apresentado em 2024, foi submetido a ensaios de carga e descarga em laboratório e ainda estava em desenvolvimento.
Em um trabalho publicado em 2025, pesquisadores do IPEN e da Universidade Federal do ABC converteram metano em etileno e gás de síntese usando células de óxido sólido. O etileno é empregado na fabricação de plásticos, enquanto o gás de síntese reúne hidrogênio e monóxido de carbono. Os experimentos foram realizados em laboratório com placas cerâmicas de cinco centímetros de diâmetro. Em 2026, a equipe estudava como separar melhor os produtos da reação e ampliar o processo.
Rejeitos radioativos
O serviço de gerenciamento de rejeitos do IPEN recebe os resíduos produzidos no instituto e em outras instituições para tratá-los e armazená-los temporariamente. Materiais sólidos podem ser compactados em tambores, enquanto certos líquidos e sólidos úmidos são imobilizados em cimento. O instituto também desmonta para-raios radioativos e acondiciona fontes que deixaram de ser usadas. O armazenamento de rejeitos produzidos no próprio IPEN começou em 1956.
Desde 1976, o IPEN e a USP oferecem pós-graduação em Tecnologia Nuclear, com mestrado e doutorado. O instituto também mantém o mestrado profissional em Tecnologia das Radiações em Ciências da Saúde. O Centro de Ensino organiza iniciação científica e tecnológica, disciplinas de graduação e atividades de pós-doutorado.
Nos laboratórios e reatores, estudantes e profissionais fazem experimentos de física nuclear e aprendem a analisar materiais com técnicas de irradiação. A formação de operadores utiliza os próprios reatores de pesquisa do instituto.
Organização e infraestrutura
Em uma área de cerca de 500 000 metros quadrados no campus da USP, o IPEN reúne laboratórios e instalações que totalizavam aproximadamente 102 000 metros quadrados construídos em 2026. É uma autarquia do estado de São Paulo, gerida técnica e administrativamente pela CNEN e vinculada à Secretaria de Ciência, Tecnologia e Inovação do estado. Seus centros de pesquisa trabalham com radiofarmácia, reatores, combustíveis, engenharia nuclear, materiais, radiações, química, ambiente, biotecnologia, lasers, hidrogênio e metrologia.
Em 2026, o IPEN contava com aproximadamente 486 funcionários ativos e 443 trabalhadores terceirizados. Cerca de 90 pesquisadores doutores estavam credenciados para orientar a pós-graduação. A CNEN repassa recursos para custeio e investimento. O instituto também recebe financiamento de agências de fomento, fundações de apoio e parcerias de pesquisa.
Inovação e cooperação
A incubadora de empresas de base tecnológica Cietec funciona no campus desde 1998 e teve origem em uma parceria entre IPEN, USP e Instituto de Pesquisas Tecnológicas. O projeto teve apoio do governo paulista, do Sebrae-SP e dos órgãos federais de ciência e tecnologia.
Nas comemorações de seus 70 anos, em agosto de 2026, o IPEN anunciou núcleos temáticos de pesquisa em saúde, terras raras, ambiente e clima e transição energética. O planejamento previa reunir equipes de áreas diferentes em projetos de desenvolvimento tecnológico.
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