Радиационный портальный монитор

Портальные радиационные мониторы ( РПМ ) — это пассивные устройства обнаружения радиации, используемые для проверки людей, транспортных средств, грузов или других переносчиков радиационного заражения на предмет обнаружения незаконных источников, например, на границах или охраняемых объектах. Страх перед террористическими атаками с применением радиологического оружия стимулировал использование РПМ для сканирования грузов после 11 сентября , особенно в Соединенных Штатах.

Приложение

Первоначально РПМ были разработаны для досмотра людей и транспортных средств на охраняемых объектах, таких как оружейные лаборатории. ^{[ 1 ]} Их использовали на объектах металлолома для обнаружения источников радиации, смешанных с металлоломом, которые могли загрязнить объект и привести к дорогостоящей очистке. ^{[ нужна ссылка ]} В рамках усилий по пресечению ядерной контрабанды после распада Советского Союза РПМ были развернуты на этой территории, а затем и во многих других европейских и азиатских странах Национальной администрацией ядерной безопасности (NNSA) Министерства энергетики США (DOE). Программа «Вторая линия защиты» (SLD) ^{[ 2 ]} начиная с конца 1990-х годов. После теракта 11 сентября Таможенно-пограничная служба США (CBP) запустила программу мониторинга радиационного портала (RPMP) для развертывания RPM вокруг всех границ США (сухопутных, морских и воздушных). ^{[ 3 ]}

Обнаруженное излучение

Радиационный портальный монитор (РПМ) был разработан для обнаружения следов радиации, испускаемой объектом, проходящим через РПМ. Гамма-излучение обнаруживается и в некоторых случаях дополняется обнаружением нейтронов, когда требуется чувствительность к ядерному материалу. ^{[ 4 ]}

Технология

PVT (обнаружение гамма-излучения)

РПМ первого поколения часто используют PVT- сцинтилляторы для подсчета гамма-излучения. 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 доброкачественных типов грузов, которые естественным образом излучают радиоактивность, включая кошачий наполнитель . гранит , фарфор , керамика , бананы и т. д. ^{[ 5 ]} На природные радиоактивные материалы , называемые НОРМ, приходится 99% неприятных сигналов тревоги. ^{[ 6 ]} Стоит отметить, что бананы ошибочно считались источником радиационной тревоги; это не так. Большинство продуктов содержат калий-40, но плотность упаковки фруктов и овощей слишком мала, чтобы дать значимый сигнал. PVT действительно имеет возможность обеспечить некоторую селективность по энергии, которую можно использовать для ограничения ложных сигналов тревоги от NORM. ^{[ 7 ]}

NaI(Tl) (обнаружение гамма-излучения)

В попытке снизить высокий уровень ложных срабатываний РПМ первого поколения, была запущена в жизнь программа Advanced Spectroscope Portal (ASP). Некоторые портальные мониторы, предназначенные для этих целей, основаны на NaI(Tl) сцинтилляционных кристаллах . Эти устройства, имеющие лучшее энергетическое разрешение, чем PVT, должны были снизить частоту ложных тревог, отличая угрозы от неопасных источников на основе обнаруженных спектров гамма-излучения. Стоимость ASP на основе NaI(Tl) в несколько раз превышала стоимость 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 энергетическое разрешение, 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 к криоохлаждению, поддержка правительством США портальных мониторов на базе HPGe была прекращена.

³He (обнаружение тепловых нейтронов)

РПМ, предназначенные для перехвата ядерных угроз, обычно включают в себя технологию обнаружения нейтронов. Подавляющее большинство всех детекторов нейтронов, используемых на сегодняшний день в РПМ, основано на трубках He-3, окруженных замедлителями нейтронов . Однако с конца 2009 года глобальный кризис поставок He-3 ^{[ 11 ]} сделало эту технологию недоступной. Поиск альтернативных технологий регистрации нейтронов дал удовлетворительные результаты. ^{[ 12 ]}

⁴He (обнаружение быстрых нейтронов)

Новейшие технологии внедряются в портах ^{[ 13 ]} использует природный гелий под давлением для прямого обнаружения быстрых нейтронов без необходимости использования громоздких замедлителей нейтронов . Используя ядра отдачи, возникающие в результате рассеяния нейтронов, природный гелий светится (сцинтиллирует), позволяя фотоумножителям (например, SiPM) генерировать электрический сигнал. ^{[ 14 ]} Внедрение замедлителей и лития-6 для захвата термализованных нейтронов еще больше увеличивает возможности обнаружения природного гелия за счет потери исходной информации о нейтронах (например, энергии) и снижения чувствительности к экранированным материалам, излучающим нейтроны.

Радиационные угрозы

РПМ развертываются с целью перехвата радиологических угроз, а также для удержания злоумышленников от развертывания таких угроз.

Радиологические рассеивающие устройства

Радиологические рассеивающие устройства (РРУ) являются оружием массового разрушения, а не оружием массового уничтожения. « Грязные бомбы » являются примерами РДР. Как следует из названия, целью РДД является рассеивание радиоактивного материала по определенной территории, что приводит к высоким затратам на очистку, психологическому и экономическому ущербу. Тем не менее, прямые человеческие потери от РДР невелики и не связаны с радиологическим аспектом. РДД легко изготовить, а компоненты легко получить. РДД сравнительно легко обнаружить с помощью РПМ из-за их высокого уровня радиоактивности. РДД испускают гамма-излучение, а также иногда, в зависимости от того, какие изотопы используются, нейтроны.

Ядерные устройства

Импровизированные ядерные устройства (ИНД) и ядерное оружие являются оружием массового поражения. Их сложно приобрести, изготовить, отремонтировать и использовать. Хотя ИНД могут быть сконструированы так, чтобы излучать лишь небольшое количество радиации, что затрудняет их обнаружение с помощью РПМ, все ИНД излучают определенное количество гамма- и нейтронного излучения.

Сигнализация

Гамма-излучение, а также нейтронное излучение могут привести к тому, что РПМ вызовут процедуру тревоги. Тревоги, вызванные статистическими колебаниями уровня обнаружения, называются ложными тревогами. Сигналы тревоги, вызванные неопасными радиоактивными источниками, называются мешающими сигналами тревоги. Причины ложных сигналов тревоги можно разделить на несколько больших категорий:

Радиоактивные материалы природного происхождения (НОРМ) и технически усовершенствованные НОРМ (ТЕНОРМ) ^{[ 15 ]}
- Керамика, плитка, фарфор, керамика, гранит, глина и другие изделия из камня и глины содержат повышенные уровни встречающегося в природе калия-40 и в меньшей степени тория-232 и других изотопов. ^{[ 16 ]}
- Танкеры с пропаном, полные или пустые, содержат повышенный уровень радия-226 . ^{[ 17 ]}
- Многие удобрения и калийные удобрения содержат повышенный уровень калия-40 . ^{[ 16 ]}
- Кошачий наполнитель содержит повышенный уровень тория-232 .
Сигналы тревоги , связанные с медицинскими изотопами, составляют большинство сигналов тревоги на полосах для частных транспортных средств на сухопутных границах и обычно связаны с оказанием медицинской помощи водителю или пассажирам, в основном из-за технеция-99m , таллия-201 и йода-131 . ^{[ 18 ]}

Развертывание

Эта статья относится в первую очередь к RPM, используемым для досмотра грузовых автомобилей в портах въезда. Более 1400 РПМ развернуты на границах США и такое же количество в зарубежных точках с целью пресечения незаконных радиологических и ядерных материалов. Развертывание США охватывает 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:

Портал радиационного мониторинга пешеходов
Портальный радиационный мониторинг грузовых авиаперевозок
Портальный радиационный мониторинг с помощью крана
Портальный радиационный мониторинг авиабагажа
Железнодорожный радиационный портал мониторинга

РПД также используются на гражданских и военных ядерных объектах для предотвращения хищений радиологических материалов. Сталелитейные заводы часто используют РПМ для проверки поступающего металлолома, чтобы избежать незаконного захоронения радиоактивных источников таким образом. Заводы по сжиганию мусора часто контролируют поступающий материал, чтобы избежать загрязнения.

Ссылки

^ Фелау, ЧП; Брансон, GS (1983). «Борьба с пластиковыми сцинтилляторами в рамках ядерных гарантий» . Транзакции IEEE по ядерной науке . 30 (1): 158–161. Бибкод : 1983ИТНС...30..158Ф . дои : 10.1109/TNS.1983.4332242 . ISSN 0018-9499 . S2CID 36408575 .
^ Программа «Вторая линия защиты». Архивировано 12 ноября 2011 г. в Wayback Machine.
^ Кузес, RT, «Обнаружение незаконных ядерных материалов», American Scientist 93, стр. 422–427 (сентябрь – октябрь 2005 г.).
^ Кузес, Ричард Т.; Сицилиано, Эдвард Р.; Эли, Джеймс Х.; Келлер, Пол Э.; МакКонн, Рональд Дж. (2008). «Пассивное обнаружение нейтронов для перехвата ядерных материалов на границах» . Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел А: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 584 (2–3): 383–400. Бибкод : 2008NIMPA.584..383K . дои : 10.1016/j.nima.2007.10.026 . ISSN 0168-9002 .
^ Расточительство, злоупотребления и бесхозяйственность в контрактах Министерства внутренней безопасности (PDF) . Палата представителей США . Июль 2006 г. стр. 12–13.
^ «Руководство для системы детектора радиации Ludlum модели 3500-1000» (PDF) .
^ 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 приборы и методы в физических исследованиях. Раздел А: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 560 (2): 373–387. Бибкод : 2006NIMPA.560..373E . дои : 10.1016/j.nima.2006.01.053 . ISSN 0168-9002 .
^ «Оценка тестирования, затрат и преимуществ современных спектроскопических порталов для проверки грузов в портах въезда: промежуточный отчет» (2009 г.)
^ Матишак, Мартин (26 июля 2011 г.). «Национальная безопасность отменяет работу по обнаружению проблемного детектора радиации» . Лента новостей глобальной безопасности . Проверено 6 июля 2015 г.
^ «Борьба с ядерной контрабандой: уроки, извлеченные из отмененной программы мониторинга радиационного портала, могут помочь в будущих приобретениях» . ГАО-13-256 . Проверено 6 июля 2015 г.
^ Мэтью Л. Уолд (22 ноября 2009 г.). «Нехватка замедляет программу по обнаружению ядерных бомб» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 22 сентября 2013 г.
^ Кузес, RT, Дж. Х. Эли, Л. Е. Эриксон, В. Дж. Кернан, AT Lintereur, ER Siciliano, DL Stephens, DC Stromswold, RM VanGinhoven, ML Woodring, Альтернативы обнаружения нейтронов для национальной безопасности, Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях A 623 (2010) ) 1035–1045
^ «Порт Антверпена получает ядерные детекторы» . Архивировано из оригинала 25 марта 2017 г.
^ Льюис, Дж. М.; Р.П. Келли; Д. Мурер; КА Джордан (2014). «Обнаружение сигнала деления с помощью сцинтилляционных детекторов быстрых нейтронов в газе гелий-4». Прил. Физ. Летт . 105 (1): 014102. Бибкод : 2014ApPhL.105a4102L . дои : 10.1063/1.4887366 .
^ Кузес, Р.; Эли, Дж.; Эванс, Дж.; Хенсли, В.; Лепель, Э.; Макдональд, Дж.; Швеппе, Дж.; Сицилиано, Э.; Стром, Д.; Вудринг, М. (2006). «Радиоактивные материалы естественного происхождения в грузах на границах США». Упаковка, транспортировка, хранение и безопасность радиоактивных материалов . 17 (1): 11–17. дои : 10.1179/174651006X95556 . ISSN 1746-5095 . S2CID 110462476 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Внутреннее бюро по обнаружению ядерных объектов , «Краткое справочное руководство по радиации» «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 26 декабря 2010 г. Проверено 12 мая 2011 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ Кули, Джери. «НОРМ-менеджмент на нефтяном месторождении». Октябрьское отраслевое совещание сети STEPS Пермского бассейна , 14 октября 2008 г. «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 5 июля 2011 г. Проверено 12 мая 2011 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ Кузес, Ричард Т.; Сицилиано, Эдвард Р. (2006). «Реакция радиационных портальных мониторов на медицинские радионуклиды при пересечении границы». Измерения радиации . 41 (5): 499–512. Бибкод : 2006РадМ...41..499К . дои : 10.1016/j.radmeas.2005.10.005 . ISSN 1350-4487 .

Внешние ссылки

Радиационный портал Таможенно-пограничной службы США контролирует морские порты Министерства внутренней безопасности

[FehlauBrunson1983-1] Фелау, ЧП; Брансон, GS (1983). «Борьба с пластиковыми сцинтилляторами в рамках ядерных гарантий» . Транзакции IEEE по ядерной науке . 30 (1): 158–161. Бибкод : 1983ИТНС...30..158Ф . дои : 10.1109/TNS.1983.4332242 . ISSN 0018-9499 . S2CID 36408575 .

[2] Программа «Вторая линия защиты». Архивировано 12 ноября 2011 г. в Wayback Machine.

[3] Кузес, RT, «Обнаружение незаконных ядерных материалов», American Scientist 93, стр. 422–427 (сентябрь – октябрь 2005 г.).

[KouzesSiciliano2008-4] Кузес, Ричард Т.; Сицилиано, Эдвард Р.; Эли, Джеймс Х.; Келлер, Пол Э.; МакКонн, Рональд Дж. (2008). «Пассивное обнаружение нейтронов для перехвата ядерных материалов на границах» . Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел А: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 584 (2–3): 383–400. Бибкод : 2008NIMPA.584..383K . дои : 10.1016/j.nima.2007.10.026 . ISSN 0168-9002 .

[hor-5] Расточительство, злоупотребления и бесхозяйственность в контрактах Министерства внутренней безопасности (PDF) . Палата представителей США . Июль 2006 г. стр. 12–13.

[6] «Руководство для системы детектора радиации Ludlum модели 3500-1000» (PDF) .

[ElyKouzes2006-7] 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 приборы и методы в физических исследованиях. Раздел А: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 560 (2): 373–387. Бибкод : 2006NIMPA.560..373E . дои : 10.1016/j.nima.2006.01.053 . ISSN 0168-9002 .

[8] «Оценка тестирования, затрат и преимуществ современных спектроскопических порталов для проверки грузов в портах въезда: промежуточный отчет» (2009 г.)

[9] Матишак, Мартин (26 июля 2011 г.). «Национальная безопасность отменяет работу по обнаружению проблемного детектора радиации» . Лента новостей глобальной безопасности . Проверено 6 июля 2015 г.

[10] «Борьба с ядерной контрабандой: уроки, извлеченные из отмененной программы мониторинга радиационного портала, могут помочь в будущих приобретениях» . ГАО-13-256 . Проверено 6 июля 2015 г.

[11] Мэтью Л. Уолд (22 ноября 2009 г.). «Нехватка замедляет программу по обнаружению ядерных бомб» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 22 сентября 2013 г.

[12] Кузес, RT, Дж. Х. Эли, Л. Е. Эриксон, В. Дж. Кернан, AT Lintereur, ER Siciliano, DL Stephens, DC Stromswold, RM VanGinhoven, ML Woodring, Альтернативы обнаружения нейтронов для национальной безопасности, Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях A 623 (2010) ) 1035–1045

[13] «Порт Антверпена получает ядерные детекторы» . Архивировано из оригинала 25 марта 2017 г.

[14] Льюис, Дж. М.; Р.П. Келли; Д. Мурер; КА Джордан (2014). «Обнаружение сигнала деления с помощью сцинтилляционных детекторов быстрых нейтронов в газе гелий-4». Прил. Физ. Летт . 105 (1): 014102. Бибкод : 2014ApPhL.105a4102L . дои : 10.1063/1.4887366 .

[KouzesEly2006-15] Кузес, Р.; Эли, Дж.; Эванс, Дж.; Хенсли, В.; Лепель, Э.; Макдональд, Дж.; Швеппе, Дж.; Сицилиано, Э.; Стром, Д.; Вудринг, М. (2006). «Радиоактивные материалы естественного происхождения в грузах на границах США». Упаковка, транспортировка, хранение и безопасность радиоактивных материалов . 17 (1): 11–17. дои : 10.1179/174651006X95556 . ISSN 1746-5095 . S2CID 110462476 .

[DNDO-16] Перейти обратно: ^а ^б Внутреннее бюро по обнаружению ядерных объектов , «Краткое справочное руководство по радиации» «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 26 декабря 2010 г. Проверено 12 мая 2011 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[17] Кули, Джери. «НОРМ-менеджмент на нефтяном месторождении». Октябрьское отраслевое совещание сети STEPS Пермского бассейна , 14 октября 2008 г. «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 5 июля 2011 г. Проверено 12 мая 2011 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[KouzesSiciliano2006-18] Кузес, Ричард Т.; Сицилиано, Эдвард Р. (2006). «Реакция радиационных портальных мониторов на медицинские радионуклиды при пересечении границы». Измерения радиации . 41 (5): 499–512. Бибкод : 2006РадМ...41..499К . дои : 10.1016/j.radmeas.2005.10.005 . ISSN 1350-4487 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]