As principais ações do setor nuclear brasileiro estão distribuídas em três ministérios. O Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT), através da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN), licencia e controla as atividades nucleares, fornece produtos e serviços e promove pesquisas do setor. Também integram o MCT a INB, que é responsável pelo ciclo do combustível nuclear, e a Nuclep,  fabricante de equipamentos pesados para usinas nucleares. No Ministério das Minas e Energia (MME) está a Eletronuclear,  que opera as usinas nucleares Angra1 e Angra2 e aguarda autorização para construção de Angra3. O Ministério da Defesa, através da Marinha Brasileira, pesquisa e desenvolve o uso de energia nuclear para propulsão naval,  tendo como principal projeto um submarino nuclear.

A geração de energia elétrica e a medicina são as áreas onde o setor nuclear brasileiro encontra-se mais desenvolvido. As usinas nucleares Angra 1 e Angra 2 produzem cerca de 4% da eletricidade brasileira. No setor de saúde, 2,1 milhões de procedimentos médicos anuais são realizados com o uso de substâncias radioativas denominadas radiofármacos e radioisótopos. Há ainda técnicas nucleares amplamente empregadas na indústria brasileira, como a radiografia de peças metálicas e a esterilização de diferente tipos de materiais.  O setor agrícola conta com a irradiação de alimentos para aumentar o tempo de conservação de carnes e vegetais.

Recentemente, o Brasil deu um importante passo no setor nuclear. Pesquisas realizadas na Marinha, que contaram com contribuição da CNEN, permitiram o desenvolvimento de tecnologia para enriquecimento do urânio, etapa de produção do combustível nuclear que o Brasil realiza no exterior. Já estão em construção as unidades da INB que realizarão este enriquecimento em escala industrial.

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