Радиационный портальный монитор - Radiation Portal Monitor

Грузовик проезжает испытательную площадку монитора радиационного портала на территории Национальной безопасности штата Невада.

Радиационные портальные мониторы (Об / минs) являются пассивными устройствами обнаружения излучения, используемыми для досмотра людей, транспортных средств, грузов или других векторов для обнаружения незаконных источников, например, на границах или на охраняемых объектах. Страх перед террористическими атаками с применением радиологического оружия стимулировал развертывание ППД для сканирование груза поскольку 9/11, особенно в США.

Заявление

Изначально МПП были разработаны для проверки людей и транспортных средств на охраняемых объектах, таких как оружейные лаборатории.[1] Они были размещены на предприятиях по переработке металлолома для обнаружения источников радиации, смешанных с ломом, которые могли загрязнить объект и привести к дорогостоящей очистке.[нужна цитата ] В рамках усилий по пресечению ядерной контрабанды после распада Советского Союза, Министерство энергетики США (DOE) развернуло РДМ вокруг этой территории, а затем и во многих других европейских и азиатских странах. Национальное управление ядерной безопасности (NNSA) Программа второй линии защиты (SLD)[2] начиная с конца 1990-х гг. После атаки 11 сентября Таможенная и пограничная служба США (CBP) запустила Программу мониторинга радиационного портала (RPMP) для развертывания RPM вокруг всех границ США (наземных, морских и воздушных).[3]

Обнаруженное излучение

Radiation Portal Monitor (RPM) был разработан для обнаружения следов излучения, испускаемого объектом, проходящим через RPM. Гамма-излучение обнаруживается и в некоторых случаях дополняется обнаружением нейтронов, когда требуется чувствительность к ядерному материалу.[4]

Технологии

PVT (обнаружение гамма-излучения)

RPM первого поколения часто полагаются на PVT сцинтилляторы для гамма-счета. Они предоставляют ограниченную информацию об энергии обнаруженных фотонов, и в результате их критиковали за неспособность отличить гамма-лучи, исходящие от ядерных источников, от гамма-лучей, исходящих от большого количества типов доброкачественных грузов, которые естественным образом излучают радиоактивность, включая кошачьи отходы, гранит, фарфор, керамика, бананы и Т. Д.[5] Те Радиоактивные материалы естественного происхождения, называемые NORM, составляют 99% ложных сигналов тревоги.[6]Стоит отметить, что бананы ошибочно были объявлены источником радиационной тревоги; они не. Большинство продуктов содержат калий-40, но плотность упаковки фруктов и овощей слишком мала, чтобы давать значительный сигнал. PVT действительно может обеспечить некоторую селективность по энергии, которая может быть использована для ограничения ложных сигналов тревоги от NORM.[7]

NaI (Tl) (обнаружение гамма-излучения)

В попытке снизить частоту ложных срабатываний RPM первого поколения была запущена программа Advanced Spectroscopic Portal (ASP). Некоторые из мониторов портала, оцененных для этой цели, основаны на NaI (Tl) искрящиеся кристаллы. Эти устройства, имеющие лучшее энергетическое разрешение, чем PVT, должны были снизить количество ложных тревог, отличая угрозы от доброкачественных источников на основе обнаруженных спектров гамма-излучения. ASP на основе NaI (Tl) стоили в несколько раз дороже RPM первого поколения. На сегодняшний день ASP на основе NaI (Tl) не смогли продемонстрировать значительно лучшую производительность, чем RPM на основе PVT.[8]

Программа ASP была отменена в 2011 году.[9] после продолжающихся проблем, включая высокий уровень ложных срабатываний и трудности с поддержанием стабильной работы.[10]

HPGe (обнаружение гамма-излучения)

В рамках программы ASP были оценены портальные мониторы на основе германия высокой чистоты (HPGe). HPGe, имеющий значительно лучшее разрешение по энергии, чем NaI (Tl), позволяет довольно точно измерять изотопы, вносящие вклад в спектры гамма-лучей. Однако из-за очень высоких затрат и серьезных ограничений, таких как требования криоохлаждения, правительство США прекратило поддержку портальных мониторов на основе HPGe.

3He (обнаружение тепловых нейтронов)

РПМ, предназначенные для перехвата ядерных угроз, обычно включают технологию обнаружения нейтронов. Подавляющее большинство всех нейтронных детекторов, развернутых на сегодняшний день в RPM, основаны на He-3 трубы окружены замедлители нейтронов. Однако с конца 2009 г. мировой кризис поставок He-3[11] сделал эту технологию недоступной. Поиск альтернативных технологий обнаружения нейтронов дал удовлетворительные результаты.[12]

4Он (обнаружение быстрых нейтронов)

В портах используются новейшие технологии[13] использует сжатый природный гелий для прямого обнаружения быстрых нейтронов без необходимости использования громоздких замедлители нейтронов. Использование ядер отдачи после событий рассеяния нейтронов, свечения природного гелия (сцинтиллятов), что позволяет фотоумножителям (например, SiPM) генерировать электрический сигнал.[14] Введение замедлителей и лития-6 для захвата термализованных нейтронов дополнительно увеличивает возможности обнаружения природного гелия за счет потери исходной информации о нейтронах (например, энергии) и снижения чувствительности к экранированным материалам, излучающим нейтроны.

Радиологические угрозы

РПМ развертываются с целью перехвата радиологических угроз, а также для сдерживания злонамеренных групп от развертывания таких угроз.

Радиологические диспергирующие устройства

Радиологические диспергирующие устройства (RDD) - это оружие массового разрушения, а не оружие массового уничтожения. "Грязные бомбы "являются примерами RDD. Как следует из названия, RDD направлен на рассеивание радиоактивного материала по территории, вызывая высокие затраты на очистку, психологический и экономический ущерб. Тем не менее прямые человеческие потери, вызванные RDD, невелики и не связаны с радиологическим аспектом СДД легко изготовить, и компоненты легко получить. СДР сравнительно легко обнаружить с помощью РПД из-за их высокого уровня радиоактивности. СДР испускают гамма-излучение, а иногда, в зависимости от используемых изотопов, нейтроны.

Ядерные устройства

Самодельные ядерные устройства (ИНД) и ядерное оружие являются оружием массового поражения. Их сложно приобрести, изготовить, отремонтировать и использовать. В то время как IND могут быть сконструированы так, чтобы излучать только небольшое количество излучения, что затрудняет их обнаружение с помощью RPM, все IND излучают некоторое количество гамма- и нейтронного излучения.

Будильники

Гамма-излучение, а также нейтронное излучение могут вызвать срабатывание сигнализации в RPM. Тревоги, вызванные статистическими колебаниями частоты обнаружения, называются ложными тревогами. Сигналы тревоги, вызванные доброкачественными радиоактивными источниками, называются ложными сигналами тревоги. Причины появления ложных тревог можно разбить на несколько больших категорий:

Развертывание

Эта статья в первую очередь относится к RPM, развернутым для досмотра грузовиков в портах въезда. Свыше 1400 РПМ развернуто на границах США и такое же количество - в зарубежных точках с целью перехвата незаконных радиологических и ядерных материалов. Развертывание в США распространяется на все наземные пограничные транспортные средства, все контейнерные грузы в морских портах, а также все почтовые и курьерские службы. Также предпринимаются усилия по внедрению аналогичных мер в отношении других трансграничных векторов, включая:

  • Пешеходный радиационный портал мониторинга
  • Портал радиационного мониторинга грузовых авиаперевозок
  • Портальный радиационный мониторинг на кране
  • Портал радиационного контроля багажа
  • Железнодорожный радиационный портал мониторинга

ППМ также используются на гражданских и военных ядерных объектах для предотвращения кражи радиологических материалов. Сталелитейные заводы часто используют RPM для фильтрации поступающего металлолома, чтобы избежать незаконного захоронения радиоактивных источников. Заводы по сжиганию мусора часто контролируют поступающий материал, чтобы избежать загрязнения.

Рекомендации

  1. ^ Fehlau, P.E .; Брансон, Г. С. (1983). «Использование пластиковых сцинтилляторов в ядерных гарантиях». IEEE Transactions по ядерной науке. 30 (1): 158–161. Bibcode:1983ITNS ... 30..158F. Дои:10.1109 / TNS.1983.4332242. ISSN  0018-9499.
  2. ^ Программа второй линии защиты В архиве 2011-11-12 на Wayback Machine
  3. ^ Кузес, Р.Т., "Обнаружение незаконных ядерных материалов", American Scientist 93, PP. 422-427 (сентябрь – октябрь 2005 г.).
  4. ^ Кузес, Ричард Т .; Сицилиано, Эдвард Р .; Эли, Джеймс Н .; Keller, Paul E .; МакКонн, Рональд Дж. (2008). «Пассивное обнаружение нейтронов для предотвращения проникновения ядерных материалов на границы». Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях Секция A: ускорители, спектрометры, детекторы и связанное с ними оборудование. 584 (2–3): 383–400. Bibcode:2008NIMPA.584..383K. Дои:10.1016 / j.nima.2007.10.026. ISSN  0168-9002.
  5. ^ Расточительство, злоупотребления и бесхозяйственность в контрактах Министерства внутренней безопасности (PDF). Палата представителей США. Июль 2006. С. 12–13.
  6. ^ "Руководство для системы обнаружения радиации Ludlum Model 3500-1000" (PDF). Дата обращения: сентябрь 2007 г.. Проверить значения даты в: | accessdate = (помощь)
  7. ^ Эли, Джеймс; Кузес, Ричард; Швеппе, Джон; Сицилиано, Эдвард; Страчан, Денис; Вейер, Деннис (2006). «Использование энергетического окна для отличия SNM от NORM в радиационных портальных мониторах». Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях Секция A: ускорители, спектрометры, детекторы и связанное с ними оборудование. 560 (2): 373–387. Bibcode:2006NIMPA.560..373E. Дои:10.1016 / j.nima.2006.01.053. ISSN  0168-9002.
  8. ^ «Оценка испытаний, затрат и преимуществ современных спектроскопических порталов для досмотра грузов в портах прибытия: промежуточный отчет» (2009 г.)
  9. ^ Матишак, Мартин (26 июля 2011 г.). «Национальная безопасность отменяет попытки обнаружения проблемных радиационных детекторов». Лента новостей глобальной безопасности. Получено 6 июля 2015.
  10. ^ «Борьба с ядерной контрабандой: уроки, извлеченные из отмененной программы мониторинга радиационного портала, могут помочь в будущих приобретениях». ГАО-13-256. Получено 6 июля 2015.
  11. ^ Мэтью Л. Уолд (22 ноября 2009 г.). «Дефицит тормозит программу по обнаружению ядерных бомб». Нью-Йорк Таймс. Получено 2013-09-22.
  12. ^ Kouzes, R.T., J.H. Эли, Л. Эриксон, В.Дж. Кернан, А.Т. Lintereur, E.R. Siciliano, D.L. Стивенс, Д.К. Стромсволд, Р.М. ВанГинховен, М. Вудринг, Альтернативы обнаружения нейтронов для национальной безопасности, ядерные инструменты и методы в физических исследованиях A 623 (2010) 1035–1045
  13. ^ "Порт Антверпена получает детекторы ядерного оружия". Архивировано из оригинал на 2017-03-25.
  14. ^ Lewis, J.M .; Р. П. Келли; Д. Мурер; К. А. Джордан (2014). «Регистрация сигнала деления с помощью сцинтилляционных детекторов на быстрых нейтронах гелия-4». Appl. Phys. Латыш. 105 (1): 014102. Bibcode:2014АпФЛ.105а4102Л. Дои:10.1063/1.4887366.
  15. ^ Kouzes, R .; Ely, J .; Evans, J .; Хенсли, В .; Lepel, E .; McDonald, J .; Schweppe, J .; Siciliano, E .; Strom, D .; Вудринг, М. (2006). «Естественные радиоактивные материалы в грузе на границах США». Упаковка, транспортировка, хранение и безопасность радиоактивных материалов. 17 (1): 11–17. Дои:10.1179 / 174651006X95556. ISSN  1746-5095.
  16. ^ а б Внутреннее управление ядерного обнаружения, «Краткое справочное руководство по радиации» «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2010-12-26. Получено 2011-05-12.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  17. ^ Кули, Джери. «Нормативное управление на нефтяном месторождении». Октябрьское отраслевое совещание сети STEPS в Пермском бассейне, 14 октября 2008 г. «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-07-05. Получено 2011-05-12.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  18. ^ Кузес, Ричард Т .; Сицилиано, Эдвард Р. (2006). «Реакция радиационных портальных мониторов на медицинские радионуклиды на пограничных переходах». Измерения радиации. 41 (5): 499–512. Bibcode:2006RadM ... 41..499K. Дои:10.1016 / j.radmeas.2005.10.005. ISSN  1350-4487.

внешняя ссылка