貨物のスキャン

貨物スキャンまたは非侵入検査( NII ) とは、輸送システム内の物品を非破壊的に検査および識別する方法を指します。これは、複合輸送貨物の 輸送コンテナのスキャンによく使用されます。米国では、国土安全保障省とそのコンテナ セキュリティ イニシアチブ(CSI) が先頭に立って、米国議会の要求と9/11 委員会の推奨に従い、2012 年までに 100% の貨物スキャンを達成することを目指しています^[1]。米国では、スキャンの主な目的は特殊核物質(SNM) を検出することですが、その他の種類の疑わしい貨物を検出するという追加のメリットもあります。他の国では、積荷目録の確認、関税の徴収、密輸品の識別に重点が置かれています。^[2] 2009 年 2 月には、米国に到着するコンテナの約 80% がスキャンされました。^{[3] [4]}この数字を 100% にするために、研究者は次のセクションで説明する多数の技術を評価しています。^[5]

トラックをスキャンできるガンマ線透視システムは、通常、コバルト60またはセシウム137 ^[6]を放射源として、ガンマ検出器の垂直タワーを使用します。このガンマカメラは、 1列の画像を生成できます。画像の水平方向の寸法は、トラックまたはスキャンハードウェアのいずれかを移動することによって生成されます。コバルト60ユニットは、最大15〜18cmの鋼を透過できる平均エネルギー1.25  MeVのガンマ光子を使用します。 ^{[6] [7]}このシステムは、異常を検出するために貨物を識別し、積荷目録と比較するために使用できる高品質の画像を提供します。また、核の脅威が隠れている可能性が最も高い、透過するには厚すぎる高密度領域も特定できます。

X線透視法はガンマ線透視法に似ているが、放射性物質を使用する代わりに、線形粒子加速器（LINAC）によって生成される5～10MeVの範囲のエネルギーを持つ高エネルギー 制動放射線スペクトル^{[8] [ 9]}を使用する。このようなX線システムは、時速13kmまでの速度で移動する車両の鋼鉄を最大30～40cmまで透過することができる。透過性は高いが、購入と運用のコストも高くなる。^{[7]ガンマ線システムよりも}特殊な核物質の検出に適している。また、潜在的な密航者には約1000倍の放射線量を与える。^[10]

二重エネルギーX線撮影法^[11]

後方散乱X線撮影

中性子活性化システムの例には、パルス高速中性子分析 (PFNA)、高速中性子分析 (FNA)、熱中性子分析 (TNA) などがあります。これら 3 つのシステムはすべて、検査対象物と中性子の相互作用と、その結果生じるガンマ線を調べて放射される元素を判定するものです。TNA は熱中性子捕獲を使用してガンマ線を生成します。FNA と PFNA は高速中性子散乱を使用してガンマ線を生成します。さらに、PFNA はパルスコリメート中性子ビームを使用します。これにより、PFNA は検査対象物の 3 次元元素画像を生成します。

ミューオントモグラフィーは、宇宙線 ミューオンのクーロン散乱に含まれる情報を使用して体積の3次元画像を生成する技術です。ミューオンはX線よりもはるかに深く浸透するため、ミューオントモグラフィーはCTスキャンなどのX線ベースのトモグラフィーよりもはるかに厚い材料を画像化するために使用できます。地球表面のミューオンフラックスは、1つのミューオンが1秒間に人間の手のひらサイズの体積を通過するほどです。^[12]

ミューオンイメージングは​​もともとアルバレスによって提案され、実証されました。^{[13]この方法は}ロスアラモス国立研究所の研究チームによって再発見され、改良されました。 ^{[14] [15]}ミューオントモグラフィーは完全に受動的で、自然に発生する宇宙放射線を利用します。このため、この技術は海上貨物ターミナルなど、オペレーターがいる場所での大量の材料の高スループットスキャンに最適です。このような場合、トラックの運転手や税関職員はスキャン中に車両を離れたり、立ち入り禁止区域から出たりする必要がないため、貨物の処理が迅速化されます。

ミューオントモグラフィーに基づくマルチモードパッシブ検出システム（MMPDS）は、現在、バハマのフリーポートにあるデシジョンサイエンシズインターナショナルコーポレーション^[16]と英国の原子兵器研究所^{[17]で使用されています。MMPDSシステムは、}福島第一原子力発電所の核燃料の位置と状態を特定するために東芝によって契約されています。^[18]

放射性物質はガンマ光子を放出しますが、ガンマ 放射線検出器（放射線ポータルモニター（RPM）とも呼ばれる）はこれを検出するのに優れています。現在米国の港湾（および製鉄所）で使用されているシステムは、複数（通常4つ）の大型PVTパネルをシンチレーターとして使用し、時速16kmまでの車両で使用できます。^[19]

これらの装置は、検出された光子のエネルギーに関する情報をほとんど提供しないため、核源に由来するガンマ線と、バナナ、猫砂、花崗岩、磁器、石器など、自然に放射能を放出する多種多様な無害な貨物に由来するガンマ線を区別できないと批判されました。^[4]これらの天然放射性物質はNORMと呼ばれ、迷惑警報の99％を占めています。^[20]大量のバナナの場合のように、一部の放射線はカリウムとその稀にしか存在しない（0.0117％）放射性同位体カリウム40によるものであり、その他は、地球や岩石に自然に存在するラジウムやウラン、および猫砂や磁器などそれらから作られた貨物に起因しています。

地球から発生する放射線も背景放射線の主な原因です。

ガンマ放射線検出器のもう一つの限界は、ガンマ光子が鉛や鋼鉄で作られた高密度シールドによって簡単に抑制され、^{[4]核源の検出を妨げられることです。しかし、これらのタイプのシールドは}プルトニウム源によって生成される核分裂中性子を阻止しません。その結果、放射線検出器は通常、ガンマ検出器と中性子検出器を組み合わせており、シールドは特定のウラン源に対してのみ有効になります。

核分裂性物質は中性子を放出します。核兵器に使用可能なプルトニウム239などの一部の核物質は大量の中性子を放出するため、中性子検出はそのような密輸品の探索に有用なツールとなります。放射線ポータルモニターは、中性子の痕跡を探すためにヘリウム3ベースの検出器をよく使用します。しかし、He-3の世界的な供給不足^[21]により、中性子検出のための他の技術の探索が行われています。

• 工業用放射線検査
• ガンマ分光法