原子力MASINT

核MASINTは、核兵器、原子炉、プロセス、材料、デバイス、施設に関連する核放射線やその他の物理現象から得られる情報の測定と特性評価をカバーする、測定とシグネチャインテリジェンス（MASINT）を構成すると一般に認められている6つの主要なサブ分野の1つです。核モニタリングは、遠隔または原子力施設の現地検査中に行うことができます。データ活用により、核兵器、原子炉、材料の特性評価が可能になります。多くのシステムが、核爆発や核物質生産を世界中で検出し、監視しています。^[1]

アメリカ国防総省によると、MASINTとは技術的に導き出された情報（従来の画像IMINTと信号諜報SIGINTを除く）であり、専用のMASINTシステムによって収集、処理、分析されると、固定または動的なターゲットソースのシグネチャ（特徴）を検出、追跡、識別、または記述する情報になります。MASINTは1986年に正式な情報分野として認められました。^[2] 物質情報は主要なMASINT分野の1つです（FM2-0Ch9）。 harv エラー: ターゲットなし: CITEREFFM2-0Ch9 (ヘルプ)

ほとんどの MASINT サブ分野と同様に、核 MASINT は他の分野と重複しています。核 MASINT の放射線調査はエリア操作であり、特定の人や物への影響を測定します。一方、 核実験分析は、空気サンプルや汚染された場所などからのサンプルの現場または参照ラボでの分析に重点を置いています。

MASINTの多くの分野と同様に、特定の技術は、MASINT研究センターによって定義されたMASINTの6つの主要な概念分野と重複する可能性があります。このセンターでは、MASINTを電気光学、核、地球物理学、レーダー、材料、および無線周波数の分野に分類しています。^[3]

特に、核 MASINT と材料 MASINT の核分析技術の間にはわずかな違いがあります。基本的な違いは、核 MASINT は、核爆発、事故やテロによる放射性雲、その他の種類の放射線イベントなど、リアルタイムの核イベントの特性を取り扱うことです。ただし、同じ現象を観察する材料 MASINT アナリストは、空気サンプルからの降下粒子、地表汚染、または大気中に放出された放射性ガスの分析など、よりミクロレベルの視点を持ちます。

一部の核 MASINT 技術は、このサブ分野にかなり恣意的に分類されます。たとえば、核爆発による雲の明るさと不透明度の測定は通常、核 MASINT と見なされますが、これらのパラメータを測定するために使用される技術は電気光学的です。ここでの恣意的な区別により、核 MASINT は電気光学 MASINT よりも具体的な説明と見なされます。

核戦争、核兵器事故後、そして現代の「汚い爆弾」による放射線戦争の脅威においては、高強度電離放射線の強度と人員が受ける累積線量を測定することは、重要な安全情報である。[3]

調査機能は、以下から発生する活性電離放射線の種類を測定します。^[4]

• アルファ粒子
• ベータ粒子
• 中性子
• X線検査
• ガンマ線

劣化ウラン（DU）（ウラン238など）に含まれるアルファ粒子放出体は遠距離では危険ではありませんが、発射された粉塵やDU装甲を備えた損傷した車両の安全な取り扱いにはアルファ粒子の測定が必要です。

アルファ粒子を検出できる基本的な現場調査機器は、AN/PDR-77 などのシンチロメーターです。これは、「最大 8 つの異なるプローブを受け入れます。各プローブは自動的に認識され、固有の較正情報が不揮発性メモリに保存されます。AN/PDR-77 には 3 つのプローブが付属しています。100cm2 の亜鉛硫黄 (ZnS) アルファ プローブ、2 つのガイガー管のベータおよび/またはガンマ プローブ、および 5 インチのヨウ化ナトリウム (NaI) 低エネルギー X 線プローブは、プルトニウムとアメリシウム (Am)-241 の表面汚染レベルを μCi/m2 で測定して検出できます。GM パンケーキ プローブと 1 インチ x 1.5 インチの NaI マイクロ R プローブを含むアクセサリ キットも利用できます。アルファ粒子とベータ粒子がセンサーに到達できるように、さまざまな取り外し可能なシールドがあります。」

トリチウム調査には特殊な機器が使用されます。トリチウム レベルは AN/PDR-73 または -74 で測定されます。電離箱、フィルム バッジ、熱ルミネセンス個人線量計など、さまざまな種類が利用可能です。

「ウランの現地調査は、ウラン同位体と娘核種から放出される 60 ～ 80 keV の範囲の X 線を測定することによって最もよく行われます。プルトニウムの場合、最もよい方法は、強力な 60 keV ガンマ線を放出する付随汚染物質 Am-241 を検出することです。元の分析値と兵器の年代がわかれば、プルトニウムとアメリシウムの比率を正確に計算し、プルトニウムの総汚染量を判定できます。(DoD3150.8-M および p. 221) 「現地環境では制御できない要因の多くは、事故現場に持ち込める移動式実験室で管理できます。通常、その機能には、ガンマ分光法、非常に薄いアルファ線およびベータ線放出サンプルの低バックグラウンド計数、およびトリチウムなどの極めて低エネルギーのベータ線放出体用の液体シンチレーション カウンターが含まれます。harv エラー: ターゲットなし: CITEREFDoD3150.8-Mp._221 (ヘルプ)

DoD 指令では、検出は測定よりも難しいという区別が明確にされており、後者は MASINT に必要です。「P5.2.2.1。核放射線の検出は容易ではありません。放射線の検出は常に、多段階の非常に間接的なプロセスです。たとえば、シンチレーション検出器では、入射放射線が蛍光物質を励起し、蛍光物質は光子を放出して脱励起します。光は光電子増倍管の光電陰極に焦点を合わせ、電子雪崩を引き起こします。電子シャワーは電気パルスを生成し、オペレーターがメーターの読み取り値をアクティブにします。当然のことながら、実際に放出された放射線の量とメーターの読み取り値との間の定量的な関係は、多くの要因の複雑な関数です。これらの要因は実験室内でのみ適切に制御できるため、実験室環境でのみ真の測定を行うことができます。」これはフィールド実験室でも可能です。

半導体、特に超高純度ゲルマニウムをベースにした検出器は、シンチレータよりも固有のエネルギー分解能が高く、ガンマ線分光測定に適しており、中性子検出器の場合は、中性子を効率的に散乱させる水素を多く含むシンチレーション材料を使用することで高い効率が得られます。液体シンチレーションカウンタは、ベータ線を定量化する効率的で実用的な手段です。

チェルノブイリやアイダホ州のSL-1のような原子炉事故では、極めて高いレベルの放射能が残された。チェルノブイリの場合、多くの勇敢な救助・被害軽減作業員が、それを承知で、あるいは無意識のうちに自ら命を落とした。SL-1 は遠隔地で、格納容器の完全性が保たれていたため、非常に慎重な清掃作業が行われ、危険は最小限に抑えられた。

これらの事件やその他の事件以来、遠隔操作車両や自律走行車両の技術は向上しました。

原子炉で生成されるエネルギーのかなりの割合は、極めて透過性の高い反ニュートリノの形で失われ、その特徴から内部でどのような反応が起こっているかがわかる。そのため、反ニュートリノ検出器を使って遠隔から反ニュートリノの位置を特定し監視する研究が行われている。^[5]当初はスペクトルデータの不足により遅れをとっていたが、2000年代初頭に解像度を高めたこのプロセスがカナダで実証され、イランの原子力エネルギー計画で提案されている原子炉の遠隔監視に有効かもしれないと示唆されている。^{[6] [7] [8] [9]}中国の多国籍大亜湾原子炉ニュートリノ実験は、現在（2016年現在）この分野で世界で最も重要な研究施設である。

1959年、米国は宇宙ベースの核センサーの実験を開始し、その最初の衛星はVELA HOTEL衛星でした。これらの衛星はもともと、X線、中性子、ガンマ線検出器を使用して宇宙での核爆発を検出することを目的としていました。高度なVELA衛星には、バンメーターと呼ばれる電気光学MASINTデバイスが追加されました。これは、核爆発の特徴的なシグネチャである、数ミリ秒間隔で発生する二重の閃光を検知することで、地球上の核実験を検知することができました。衛星は、無線周波数MASINTセンサーを使用して、地球上のイベントからの電磁パルス（EMP）シグネチャも検出できました。

初期の VELA はいくつかのより高度な衛星に置き換えられ、その機能はGPSナビゲーション情報 に使用される NAVSTAR 衛星の追加機能として、現在では統合運用核検知システム (IONDS) として存在しています。

電離放射線は、直接的な生物学的影響を超えて、物質に構造的影響を及ぼします。

原子炉は通常、頑丈なハウジングに収められていますが、長期間にわたる中性子の照射によって鋼鉄が脆くなる可能性があることはすぐには認識されませんでした。たとえば、旧ソ連の潜水艦原子炉が十分なメンテナンスや廃止措置を受けていない場合、格納容器内の鋼鉄や炉心に達する配管が強度を失い破損する危険性が蓄積されます。放射線の種類と密度の関数としてこれらの影響を理解することは、メンテナンスが不十分な原子力施設がいつ桁違いに危険になるかを予測するのに役立ちます。^[10]「軽水冷却加圧水型原子力発電炉の運転中、放射線誘発脆化により、原子炉圧力容器（RPV）の構造的完全性を維持するのに重要な特定の機械的特性が劣化します。具体的には、高速中性子（E > 1 MeV）によるRPV鋼の放射線誘発脆化により、極端な温度と圧力条件下で、鋼の破壊靭性が低下し、容器の完全性が損なわれる可能性があります。このいわゆる高速中性子脆化は、中性子のフルエンス、中性子エネルギースペクトル、鋼の化学組成など、多くの要因が複雑に絡み合ったものです。中性子のフルエンス率など、その他の要因も影響する可能性がありますが、その影響は十分に調査されていません。圧力容器の完全性に潜在的な違反が生じると、安全性に明らかな影響が生じるため、米国原子力規制委員会（US NRC）は、原子炉圧力容器の構造的完全性が維持されるように設計された要件を発行しました。」 (CIRMS-4、76ページ)ただし、この目標の要件は、原子炉が厳格な安全係数に基づいて構築されていることを前提としています。 harv エラー: ターゲットなし: CITEREFCIRMS-4 (ヘルプ)

電離放射線は半導体を破壊したりリセットしたりする可能性があります。ただし、電離放射線と電磁パルスによる損傷には違いがあります。電磁パルス (EMP) MASINTは、核 MASINT を補完する分野です。