MONITORES DE RADIACIÓN PARA PEATONALES.
MONITORES DE RADIACIÓN PARA PEATONALES
V. Rudnichenko, S. Zvezhinsky
Tecnologías de seguridad modernas No. 3, 2007
Actualmente, en muchas áreas de la actividad humana práctica se utilizan sustancias radiactivas (RS), que son fuentes de radiación ionizante. Numerosos estudios sobre sus efectos en los organismos vivos han demostrado que cualquier actividad asociada con dichas fuentes requiere medidas de seguridad especiales. En nuestro país, como en otros países civilizados, se ha creado y se mejora continuamente un sistema estatal de seguimiento y gestión de la seguridad radiológica. El sistema está diseñado para garantizar la protección de las personas y su medio ambiente en posibles escenarios de uso de sustancias radiactivas y radiación, incluida la protección contra su uso con fines terroristas.
En los últimos años, las amenazas de utilizar sustancias radiactivas se han convertido cada vez más en un arma de chantaje de los terroristas. Se empezaron a utilizar los términos “radiación” y terrorismo “nuclear”. Se entiende por terrorismo nuclear un conjunto de intenciones y acciones de individuos (grupos de individuos) para crear, adquirir un dispositivo explosivo nuclear funcional (incluido uno «sucio»), con una amenaza o uso posterior para lograr objetivos políticos, sociales y otros declarados. metas e intenciones.
Para implementar tales intenciones criminales, se necesitan materiales nucleares (NM), o mejor aún, materiales fisionables. El término «NM» significa uranio, plutonio, torio o sus compuestos, así como combustible irradiado para reactores nucleares. El uranio puede contener isótopos naturales, estar empobrecido en el isótopo 235 (menos del 0,7%) o enriquecido en los isótopos 235 y 233. El uranio altamente enriquecido (UME) contiene al menos un 20% del isótopo 235. El plutonio-239 y el uranio producidos artificialmente. El isótopo -235 son los materiales fisionables más comunes; Bajo los impactos de neutrones térmicos o rápidos, los núcleos de estos elementos se dividen.
Los “materiales fisionables” suelen referirse al plutonio y al uranio altamente enriquecido. La OIEA clasifica el plutonio (al menos un 80% de isótopo 239), el uranio altamente enriquecido (isótopo 235) y el uranio-233 como materiales de “uso directo”, es decir, apto para la fabricación de armas nucleares. Entre otros componentes, para crear un dispositivo nuclear sólo se necesitan 12 kg de uranio altamente enriquecido o 4 kg de plutonio. El plutonio-239 y el UME son fuentes de radiación gamma y neutrones.
A diferencia del terrorismo nuclear, el terrorismo radiológico se basa en la amenaza de utilizar materiales radiactivos (RM) para causar daños físicos y/o económicos debido a la capacidad de los materiales de emitir radiaciones ionizantes (alfa, beta, gamma o neutrones), peligrosas para la vida humana. y salud. El término “RM” se refiere a aquellos materiales que no pueden usarse para crear un dispositivo explosivo nuclear (es decir, que no son capaces de soportar una reacción nuclear), — principalmente, fuentes de radiaciones ionizantes, incluidas las utilizadas en la industria, la ciencia y la medicina (americio, cobalto, radio, estroncio, cesio, etc.).
Al evaluar el vector de las amenazas terroristas, los expertos en el campo de la lucha contra el terrorismo concluyen que los objetivos potenciales del terrorismo nuclear y radiológico pueden ser:
- empresas con riesgo nuclear y radiológico ( por ejemplo, empresas de ciclo nuclear);
- empresas sensibles a la radiación (por ejemplo, las que producen productos agrícolas y alimentarios, medicamentos, etc.);
- territorios y objetos de presencia masiva de personas (terminales aéreas, puertos marítimos y fluviales, estaciones de ferrocarril y autobuses, metro, estadios, salas de conciertos, bancos, centros comerciales, hospitales, etc.).
Pueden estar expuestos a la contaminación radiactiva: el entorno humano, diversos objetos, materiales, materias primas, aire, agua y productos alimenticios, bebidas, ropa, billetes, valores, souvenirs, artículos promocionales, etc. Un acto terrorista con exposición a la radiación puede llevarse a cabo de forma repentina, rápida y encubierta.
En estas circunstancias, uno de los requisitos más importantes de las leyes de la Federación de Rusia «Sobre el uso de la energía atómica» y «Sobre la seguridad radiológica de la población» es la creación de un sistema unificado de planificación. , coordinación, control e implantación de un conjunto de medidas técnicas y organizativas dirigidas a :
- prevenir el robo de materiales radiactivos y nucleares y sus daños;
- evitar la entrada de dichos materiales al entorno humano.
Un lugar especial en el sistema de medidas para prevenir el terrorismo nuclear y radiológico lo ocupan las tecnologías de medición e información destinadas a prevenir la proliferación no autorizada de materiales nucleares y radiactivos. Se basan en el uso específico de medios técnicos de seguimiento de las radiaciones ionizantes, que permiten la detección e identificación oportuna de fuentes de radiaciones ionizantes. Para lograr el máximo efecto, se combinan varios medios de control en un sistema de hardware de varios niveles, formando varias líneas de defensa para reprimir posibles acciones criminales de los terroristas.
Un componente importante de dicho sistema son los monitores de radiación para peatones estacionarios, — dispositivos instalados en lugares de paso de personas, y monitorear mediante el registro de radiaciones ionizantes la presencia de PM y NM. El uso de monitores permite crear la primera línea protectora que impide el paso de dichos materiales desde o hacia el objeto protegido.
Los requisitos técnicos que deben cumplir los monitores de radiación para materiales nucleares están regulados en GOST R 51635-2000 «Monitores de radiación para materiales nucleares». Según él, los monitores de radiación para peatones deberían ser dispositivos diseñados para detectar materiales nucleares y otras sustancias radiactivas mediante su radiación gamma y/o de neutrones. Dependiendo del umbral de detección asociado con la masa de una muestra estándar (RM) de materiales nucleares, se dividen en las categorías que figuran en la Tabla 1.
Tabla 1 Requisitos para la masa de materiales nucleares detectados según GOST R 51635-2000
Categoría
de detección, g
radiación de neutrones
detección, g
Notas:
- CO de plutonio — muestra estándar de plutonio, fracción de masa de plutonio no inferior al 98 % (contenido de 239Pu no inferior al 93,5 %)
- CO de uranio — muestra estándar de uranio, el contenido de la fracción de masa de uranio no es inferior al 99,75 % (el contenido de 235U no es inferior al 89 %)
Los umbrales de detección indicados en la tabla corresponden a una probabilidad de detectar una muestra radiactiva de al menos 0,50 (con una probabilidad de confianza de al menos 0,95) al moverla por la zona de mínima sensibilidad del monitor. Como se desprende del Cuadro 1, los monitores de radiación gamma son capaces de detectar materiales nucleares en cantidades más pequeñas en comparación con los monitores de radiación de neutrones. En este sentido, se considera que el principal canal de detección del monitor es el canal de registro de radiación gamma.
Dependiendo del propósito y lugar de aplicación de los monitores de radiación, son posibles varias opciones para su construcción. En este caso, es necesario tener en cuenta el hecho de que la radiación gamma de una muestra radiactiva se puede proteger colocándola en un recipiente metálico protector. Los materiales de contenedor más probables (debido a la disponibilidad) son plomo y acero. Cuando se utiliza un recipiente con un espesor de pared suficiente (por ejemplo, ~5 mm para el plomo), existe una pérdida significativa de calidad de detección por parte del canal de registro de radiación gamma. La radiación de neutrones no se ve atenuada por un recipiente metálico.
En este sentido, se utilizan ampliamente métodos de detección combinados. Uno de ellos — Se trata del uso simultáneo de detectores de radiación gamma y de neutrones en monitores. El segundo método — Se trata de la creación de un monitor combinado que cuenta con un canal de registro de radiación gamma y un canal de detección de objetos metálicos. Con ambos métodos de combinación, la decisión de detectar dispositivos radiactivos se toma cuando se activa cualquiera de los canales de registro (se emite una alarma).
Como detectores de radiación gamma en los monitores de radiación modernos se utilizan, por regla general, detectores de centelleo basados en un centelleador inorgánico Nal (T1) o basados en un centelleador de plástico. Cada uno de estos tipos de detectores tiene sus propias ventajas y desventajas.
Las ventajas de los detectores basados en centelleadores inorgánicos incluyen dimensiones y peso más pequeños. La sensibilidad de estos detectores es máxima en la región de baja energía de la radiación gamma, que incluye la radiación gamma NM:
- para uranio-235 — energía 143 keV y 204 keV,
- para plutonio-239 — energía 129 keV y 414 keV.
En este rango de energía, las sensibilidades de ambos tipos de detectores son comparables. A altas energías, que caracterizan fuentes gamma como el cesio-137, el cobalto-60 y otras, los detectores basados en centelleadores plásticos tienen una ventaja en cuanto a sensibilidad.
Una de las principales características de los monitores de radiación es la tasa de falsas alarmas. Con un método de monitoreo continuo no debe haber más de una falsa alarma cada 8 horas de operación en ausencia de paso de peatones por el espacio controlado. Para un monitor que funciona en un fondo de radiación en constante cambio (Tierra), este requisito es bastante estricto.
Para aumentar la eficiencia operativa, se utiliza un modo de funcionamiento con el lanzamiento de un algoritmo de procesamiento desde un sensor de presencia, que determina la presencia de una persona en el espacio controlado. En este caso, no es posible emitir una señal de disparo si no hay pasajes. Para el modo de funcionamiento del monitor con sensor de presencia, de acuerdo con los requisitos GOST, la frecuencia de falsas alarmas no debe ser más de una por cada 1000 pasadas. Este requisito es menos estricto que el requisito de la frecuencia de falsas alarmas con un método de monitoreo continuo. Sin embargo, se debe tener en cuenta que al trabajar con un sensor de presencia, el monitor no es capaz de detectar el paso de una muestra radiactiva por la zona controlada.
Los parámetros de tiempo especificados para el movimiento de una muestra radiactiva tienen una influencia decisiva en el cumplimiento de los requisitos de probabilidad de detección y frecuencia de falsas alarmas. Estos parámetros son la velocidad de movimiento y la duración del intervalo de tiempo que la muestra está en el espacio controlado. Cuanto más lento se mueve la muestra RT, más tiempo (exposición) se puede asignar para procesar la información. El umbral de detección requerido P0 y el tiempo de exposición T están relacionados por la dependencia:
P0 ~ T -0.5 ,
y la frecuencia de activaciones falsas Fl al aumentar T disminuye aproximadamente linealmente:
Fl ~ T.
Por lo tanto, el tiempo de exposición T del monitor se selecciona tanto como sea posible.
Se utilizan las siguientes opciones según el método de organización de la inspección:
- inspección de personas en modo de paso libre sin detenerse en la zona de control;
- búsqueda de personas mediante parada forzosa en la zona de control.
En la primera opción, el tiempo de exposición, por regla general, no excede — 1 pág. Según la segunda opción con parada en la zona de control, el tiempo de exposición se elige entre 2 y 3 s, lo que da como resultado una ganancia de -1,5 veces en el umbral de detección (se puede aumentar), lo que conduce a un aumento en inmunidad al ruido.
Las tácticas para utilizar monitores están determinadas por las condiciones de una instalación en particular y las tareas de monitoreo. La variedad de objetos y tareas ha llevado a la aparición en el mercado de diversas opciones de monitores de radiación, que se diferencian en diseño, configuración y método de implementación de canales de grabación.
Según las tácticas de aplicación, los monitores de radiación para peatones se pueden dividir en los siguientes grupos:
- portales, realizados en forma de arcos o soportes, y que representan equipos autónomos de monitoreo de radiación;
- integrados en diversos dispositivos de barrera (torniquetes, casetas, pasarelas, puertas).
Estos últimos suelen funcionar en conjunto con un sistema de gestión y control de acceso (ACS), y controlar áreas locales como puertas, pasajes en pasillos.
Para completar la presentación de monitores, dispositivos ACS — torniquetes y cabinas, que contienen un canal de radiación que funciona como monitor de radiación. La Tabla 2 proporciona información sobre las características de los monitores de radiación para peatones domésticos más famosos (tomado de los sitios web de los fabricantes).
La Figura 1 muestra la apariencia del monitor de radiación combinado «Spectrum», fabricado por la Empresa Unitaria del Estado Federal «Dedal» (Dubna) desde 2000 (varias modificaciones), la Figura 2 muestra el monitor de radiación «Arka-1P» fabricado por JSC «Intra » (Dubna) . Moscú), La Figura 3 muestra los productos de SPC “Aspect” (Dubna): monitor de pie “RM-1SM” y portal “Yantar-2P”. La Figura 4 muestra los monitores “TMKP-111” (izquierda) y “TSRM-61” (como parte del sistema de control de acceso) producidos por VNIIA (Moscú).
Figura 1. Aspecto del monitor de radiación combinado “Spectrum”
Figura 2. Vista externa del monitor de radiación Arka-1P
Figura 3. Vista externa de los monitores de radiación: bastidor “RM-1SM” (izquierda) y portal “Yantar-2P”.
Figura 4. Apariencia de los monitores: “TMKP-111” (izquierda) y “TSRM-61”.
Varias empresas fabrican monitores de radiación extranjeros, la más famosa de las cuales es Canberra (EE. UU.). Las principales características técnicas de los productos fabricados corresponden a los mejores modelos nacionales, superiores en diseño e interfaz de usuario. La figura 5 muestra el monitor de radiación combinado para peatones “IPM-22A” (Canberra), su costo es aproximadamente 1,5×2 veces mayor que el análogo doméstico “Spectrum”. Los detectores de RF son centelleadores de plástico con un volumen de 45 litros.
Figura 4. Apariencia de la radiación monitor fabricado por Canberra (EE.UU.)
Así, en la actualidad, las tecnologías avanzadas en el campo del control de materiales radiactivos y nucleares permiten construir un sistema de registro fiable a lo largo del ruta de su movimiento no autorizado. Los monitores de radiación producidos por fabricantes nacionales cumplen con los requisitos modernos de equipos para reprimir actividades terroristas. Una amplia gama de capacidades de equipo le permite elegir la opción de monitor de radiación más adecuada en un caso particular, dependiendo de las tácticas de uso y las condiciones de operación.
Las características de los monitores de radiación para peatones se pueden encontrar en la página 26 de la revista «Modern Safety Technologies» N° 3(22), 2007.