방사선 포털 모니터

Radiation portal monitor
네바다주 국가안보 사이트의 방사선 포털 감시기 시험장을 통과하는 트럭 운전.

방사선 포털 감시기(RPMs)는 국경이나 보안 시설과 같은 불법 선원의 탐지를 위해 개인, 차량, 화물 또는 기타 벡터를 선별하는 데 사용되는 수동 방사선 탐지 장치다. 방사능 무기를 이용한 테러 공격에 대한 공포는 특히 미국에서 9/11 이후 화물 스캔을 위한 RPM 배치를 촉진했다.

적용

RPM은 원래 무기 실험실과 같은 보안 시설에서 개인과 차량을 심사하기 위해 개발되었다.[1] 그들은 고철 시설에 배치되어 시설을 오염시키고 값비싼 청소 결과를 초래할 수 있는 고철들 사이에 섞여 있는 방사선원을 탐지했다.[citation needed] 소련 해체 이후 핵 밀수를 저지하기 위한 노력의 일환으로, RPM은 그 영토를 중심으로 배치되었고, 이후 1990년대 후반부터 미국 에너지부(DOE) 국가핵안보국(National Nuclear Security Administration, NNSA) 제2국 방어 프로그램(SLD)[2]에 의해 많은 유럽과 아시아 국가 주변에 배치되었다. 9/11 테러 이후 미국 세관국경보호국(CBP)은 RPMP(Radio Portal Monitor Program)를 가동하여 미국의 모든 국경(육상, 해상, 공중)에 RPM을 배치하였다.[3]

탐지된 방사선

RPM(Radio Portal Monitor)은 RPM을 통과하는 물체에서 방출되는 방사선의 흔적을 감지하도록 설계되었으며, 감마선이 검출되며, 핵물질에 대한 감도가 필요할 때 중성자 검출로 보완되는 경우도 있다.[4]

기술

PVT(감마선 검출)

1세대 RPM은 감마 카운트를 위해 PVT 섬광기에 의존하는 경우가 많다. 이들은 검출된 광자의 에너지에 대한 제한된 정보를 제공하며, 그 결과 고양이 배설물, 화강암, 도자기, 석기, 바나나 e 등 자연적으로 방사능을 방출하는 다양한 양성 화물 유형에서 발생하는 감마선과 핵원원에서 발생하는 감마선을 구분하지 못한다는 지적을 받았다.tc.[5] NORMs라고 불리는 자연 발생 방사성 물질은 방해 경보의 99%를 차지한다.[6] 바나나가 방사선 경보의 근원으로 잘못 보고되었다는 것은 주목할 필요가 있다; 그들은 그렇지 않다. 대부분의 농산물은 칼륨-40을 함유하고 있지만 과일과 채소의 포장 밀도가 너무 낮아 유의미한 신호를 생성할 수 없다. PVT는 일부 에너지 차별을 제공할 수 있으며, 이를 이용하여 NORM에서 발생하는 불필요한 경보를 제한할 수 있다.[7]

NaI(Tl)(감마선 검출)

1세대 RPM의 높은 방해 경보 발생률을 줄이기 위해, 첨단 스펙트럼 분석 포털(ASP) 프로그램을 가동시켰다. 이를 위해 평가된 포털 감시기의 일부는 NaI(Tl) 섬광 결정을 기반으로 한다. 이러한 장치는 검출된 감마선 스펙트럼에 기초하여 양성 선원과 위협을 구별함으로써 에너지 분해능이 PVT보다 우수하며, 불필요한 경보 발생률을 감소시키도록 되어 있었다. NaI(Tl) 기반 ASP는 1세대 RPM의 몇 배에 달하는 비용이 들었다. 지금까지 NaI(Tl) 기반 ASP는 PVT 기반 RPM보다 훨씬 나은 성능을 보여주지 못했다.[8]

ASP 프로그램은 2011년[9] 허위 긍정률이 높고 안정적인 운영이 어려운 등 문제가 계속되자 취소됐다.[10]

HPGe(감마선 검출)

ASP 프로그램의 범위에서는 고순도 게르마늄(HPGe) 기반 포털 감시기가 평가되었다. NaI(Tl)보다 훨씬 우수한 에너지 분해능을 가진 HPGe는 감마선 스펙트럼에 기여하는 동위원소를 다소 정밀하게 측정할 수 있다. 다만 매우 높은 비용과 극저온 냉각 요건 등 주요 제약조건으로 인해 HPGe 기반 포털 감시기에 대한 미국 정부의 지원은 중단됐다.

3헤(열 중성자 검출)

핵 위협의 가로채기에 적합한 RPM은 보통 중성자 검출 기술을 포함한다. 현재까지 RPMs로 배치된 모든 중성자 검출기의 대부분은 중성자 감속기로 둘러싸인 He-3 튜브에 의존한다. 그러나 2009년 말부터 글로벌 HE-3 공급 위기로[11] 인해 이 기술은 사용할 수 없게 되었다. 대체 중성자 검출 기술에 대한 탐색은 만족스러운 결과를 낳았다.[12]

4헤(고속 중성자 검출)

항구에[13] 배치되는 최신 기술은 부피가 큰 중성자 감속기 없이 가압된 천연 헬륨을 이용해 고속 중성자를 직접 검출한다. 중성자 산란 이벤트에 따른 반동핵을 활용하면 자연 헬륨 광선(scintillate)을 통해 광전자 증배기(예: SiPMs)가 전기 신호를 생성할 수 있다.[14] 중성자(에너지 등)의 초기 정보를 잃어버리고 차폐 중성자 방출 물질에 대한 민감도를 감소시키는 희생을 감수하면서 열화 중성자를 포획하기 위해 온열화 중성자와 리튬-6를 도입하면 자연 헬륨의 검출 능력이 더욱 증가한다.

방사선 위협

RPM은 방사능 위협을 차단할 뿐만 아니라 악의적인 그룹이 그러한 위협을 배치하는 것을 막기 위한 목적으로 배치된다.

방사선 분산 장치

방사선 분산장치(RDD)는 대량살상무기라기보다 대량살상무기다. "더러운 폭탄"은 RDD의 예다. 이름에서 알 수 있듯이, RDD는 방사성 물질을 한 지역에 분산시켜 높은 정화 비용, 심리적, 경제적 피해를 유발하는 것을 목표로 한다. 그럼에도 불구하고, RDD에 의해 야기되는 직접적 인적 손실은 낮으며 방사선 측면에 기인하지 않는다. RDD는 쉽게 제작되고 구성품을 쉽게 구할 수 있다. RDD는 방사능 수치가 높기 때문에 RPM으로 검출하기가 비교적 쉽다. RDD는 어떤 동위원소를 사용하느냐에 따라 중성자뿐만 아니라 감마선을 방출하기도 한다.

핵 장치

급조된 핵장치(IND)와 핵무기는 대량살상무기다. 그들은 획득, 제조, 개조, 그리고 다루기가 어렵다. IND는 낮은 양의 방사선만 방출하도록 구성될 수 있기 때문에 RPM으로 탐지하기 어려운 반면, 모든 IND는 어느 정도의 감마선과 중성자 방사선을 방출한다.

알람

중성자 방사선뿐만 아니라 감마선도 RPM이 경보 절차를 유발할 수 있다. 검출률의 통계적 변동에 의해 발생하는 경보를 거짓 경보라고 한다. 양성 방사능 선원에 의해 발생하는 경보를 성가신 경보라고 한다. 방해 경보의 원인은 크게 다음과 같은 몇 가지 범주로 나눌 수 있다.

배치

이 기사는 주로 진입항에서의 트럭 선별을 위해 배치된 RPM과 관련이 있다. 불법 방사선 및 핵물질의 침입을 위해 1400RPM이 넘는 RPM이 미국 국경에 배치되고 외국에도 이와 유사한 숫자가 배치된다. 미국의 배치는 모든 육상 국경 차량, 모든 항구의 컨테이너 화물, 그리고 모든 우편물과 급행 택배 시설을 포함한다. 또한 다음과 같은 다른 교차 경계 벡터와 유사한 조치를 배치하기 위한 노력도 이루어지고 있다.

  • 보행자 방사선 포털 모니터링
  • 항공화물방사선포털모니터링
  • 크레인 기반 방사선 포털 모니터링
  • 에어 러기지 방사선 포털 모니터링
  • 철도 방사선 포털 모니터링

민군 핵시설에도 rpm을 배치해 방사능 물질의 도난을 방지한다. 제철소는 이런 식으로 불법으로 처리된 방사성 선원을 피하기 위해 종종 RPM을 사용하여 들어오는 고철을 선별한다. 쓰레기 소각장은 오염을 피하기 위해 들어오는 물질을 감시하는 경우가 많다.

참조

  1. ^ Fehlau, P. E.; Brunson, G. S. (1983). "Coping with Plastic Scintillators in Nuclear Safeguards". IEEE Transactions on Nuclear Science. 30 (1): 158–161. Bibcode:1983ITNS...30..158F. doi:10.1109/TNS.1983.4332242. ISSN 0018-9499.
  2. ^ 웨이백 머신에 보관된 2011-11-12 국방 프로그램 두 번째 라인
  3. ^ Koues, R.T., "불법 핵물질의 검출", 미국 과학자 93, PP. 422-427 (2005년 9~10월)
  4. ^ Kouzes, Richard T.; Siciliano, Edward R.; Ely, James H.; Keller, Paul E.; McConn, Ronald J. (2008). "Passive neutron detection for interdiction of nuclear material at borders". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 584 (2–3): 383–400. Bibcode:2008NIMPA.584..383K. doi:10.1016/j.nima.2007.10.026. ISSN 0168-9002.
  5. ^ Waste, Abuse, and Mismanagement in Department of Homeland Security Contracts (PDF). United States House of Representatives. July 2006. pp. 12–13.
  6. ^ "Manual for Ludlum Model 3500-1000 Radiation Detector System" (PDF). Retrieved Sep 2007. 날짜 값 확인: access-date= (도움말)
  7. ^ Ely, James; Kouzes, Richard; Schweppe, John; Siciliano, Edward; Strachan, Denis; Weier, Dennis (2006). "The use of energy windowing to discriminate SNM from NORM in radiation portal monitors". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 560 (2): 373–387. Bibcode:2006NIMPA.560..373E. doi:10.1016/j.nima.2006.01.053. ISSN 0168-9002.
  8. ^ "입항항에서 화물을 선별하기 위한 첨단 분광 포털의 시험, 비용 및 편익 평가: 중간 보고서"(2009)
  9. ^ Matishak, Martin (July 26, 2011). "Homeland Security Cancels Troubled Radiation Detector Effort". Global Security Newswire. Retrieved 6 July 2015.
  10. ^ "Combating Nuclear Smuggling: Lessons Learned from Cancelled Radiation Portal Monitor Program Could Help Future Acquisitions". GAO-13-256. Retrieved 6 July 2015.
  11. ^ Matthew L. Wald (22 November 2009). "Shortage Slows a Program to Detect Nuclear Bombs". New York Times. Retrieved 2013-09-22.
  12. ^ Kouzes, R.T., J.H. Ely, L.E. Erikson, W.J. Kernan, A.T. Lintereur, E.R. Siciliano, D.L. Stephens, D.C. Stromswold, R.M. VanGinhoven, M.L. Woodring, Neutron Detection Alternatives For Homeland Security, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 623 (2010) 1035–1045
  13. ^ "Port of Antwerp Gets Nuke Detectors". Archived from the original on 2017-03-25.
  14. ^ Lewis, J.M.; R. P. Kelley; D. Murer; K. A. Jordan (2014). "Fission signal detection using helium-4 gas fast neutron scintillation detectors". Appl. Phys. Lett. 105 (1): 014102. Bibcode:2014ApPhL.105a4102L. doi:10.1063/1.4887366.
  15. ^ Kouzes, R.; Ely, J.; Evans, J.; Hensley, W.; Lepel, E.; McDonald, J.; Schweppe, J.; Siciliano, E.; Strom, D.; Woodring, M. (2006). "Naturally occurring radioactive materials in cargo at US borders". Packaging, Transport, Storage and Security of Radioactive Material. 17 (1): 11–17. doi:10.1179/174651006X95556. ISSN 1746-5095.
  16. ^ a b 국내 원자력 검출 사무소, "방사선 신속 참조 가이드" CS1 유지 관리: 제목으로 보관 사본(링크)
  17. ^ 쿨리, 게리. "오일필드의 NORM 관리" 2008년 10월 14일 Permian Basin STEPS 네트워크 10월 산업 회의. "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2011-07-05. Retrieved 2011-05-12.CS1 maint: 제목으로 보관된 복사본(링크)
  18. ^ Kouzes, Richard T.; Siciliano, Edward R. (2006). "The response of radiation portal monitors to medical radionuclides at border crossings". Radiation Measurements. 41 (5): 499–512. Bibcode:2006RadM...41..499K. doi:10.1016/j.radmeas.2005.10.005. ISSN 1350-4487.

외부 링크