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No setor nuclear, foi a responsável pelo fornecimento de equipamentos para a usina nuclear Angra 2 (acumuladores e condensadores), pela fabricação dos dois geradores de vapor substitutos para a usina nuclear Angra 1, e pela fabricação do pressurizador de Angra 3. Além disso, fabricou o primeiro reator nuclear naval, tornando-se pioneira em nacionalizar a tecnologia para fabricar e montar vasos de pressão com especificações nucleares. Em 2010, iniciou o processo de fabricação dos acumuladores e condensadores para a usina nuclear Angra 3.
Sendo uma empresa que trabalha com tecnologia de ponta, os serviços da NUCLEP foram solicitados também para projetos fora do país. Fabricou, por exemplo, o vaso de pressão do reator da usina nuclear Atucha 2, na Argentina e dois Contadores de Radiação de Corpo inteiro - Whole Body Unit
- sendo um para o Governo de Cuba e um para a CNEN (Governo Brasileiro).
Um dos grandes feitos da empresa foi a fabricação do primeiro conjunto de "racks
" supercompactos para usinas nucleares construído no Brasil. Os equipamentos foram produzidos para Angra 2 e entregues em junho de 2001.
Dois Geradores de Vapor Substitutos para a Usina Nuclear Angra 1, entregues em março/2008.
Na área de pesquisa nuclear, a NUCLEP vem participando do Projeto IRIS - International Reactor Innovative and Secure
, que trata do desenvolvimento de um reator nuclear de geração III+, projeto este realizado por diversas empresas, laboratórios e universidades de 10 países, cuja participação compreende o projeto e a fabricação de componentes nucleares para os sistemas primário e secundário das futuras centrais nucleares que utilizarão o reator IRIS.