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放射線ポータルモニター( RPM ) は、国境や安全な施設などで違法な放射線源を検出するために、個人、車両、貨物、その他の媒介物を検査するために使用される受動的な放射線検出装置です。9 /11以降、特に米国では、 放射性兵器によるテロ攻撃への恐怖から、貨物のスキャン用に RPM が配備されるようになりました。
応用
RPM はもともと、兵器研究所などの安全な施設で個人や車両の検査を行うために開発されました。[1] RPM はスクラップ金属施設に配備され、施設を汚染し、費用のかかる清掃につながる可能性のあるスクラップに混入した放射線源を検出しました。[要出典]ソ連崩壊後の核密輸阻止の一環として、1990 年代後半から、米国エネルギー省 (DOE)国家核安全保障局(NNSA) 第二防衛線プログラム (SLD) [2]によって、ソ連周辺に RPM が配備され、後に多くのヨーロッパ諸国やアジア諸国にも配備されました。9/11 の攻撃後、米国税関・国境警備局(CBP) は放射線ポータル モニター プログラム (RPMP) を開始し、米国のすべての国境 (陸、海、空) に RPM を配備しました。[3]
検出された放射線
放射線ポータルモニター（RPM）は、RPMを通過する物体から放出される放射線の痕跡を検出するために設計されました。ガンマ線が検出され、核物質に対する感度が必要な場合には中性子検出によって補完される場合もあります。[4]
テクノロジー
PVT（ガンマ線検出）
第一世代の RPM は、ガンマ線計測にPVTシンチレーターを利用することが多い。検出された光子のエネルギーに関する情報が限られているため、核源から発生するガンマ線と、猫砂、花崗岩、磁器、石器、バナナなど、自然に放射能を放出するさまざまな無害な貨物から発生するガンマ線を区別できないと批判された。 [5]これらの自然発生放射性物質(NORM) は、迷惑警報の 99% を占めている。[6] バナナが誤って放射線警報の原因であると報告されていることは注目に値するが、そうではない。ほとんどの農産物にはカリウム 40 が含まれているが、果物や野菜の充填密度は有意な信号を生成するには低すぎる。PVT にはある程度のエネルギー識別機能があり、これを利用して NORM からの迷惑警報を制限することができる。[7]
NaI(Tl) (ガンマ線検出)
第一世代の RPM の高い迷惑警報率を減らすために、高度分光ポータル (ASP) プログラムが始動しました。この目的で評価されたポータル モニターの一部は、NaI(Tl)シンチレーション結晶に基づいています。これらのデバイスは、PVT よりも優れたエネルギー分解能を持ち、検出されたガンマ放射線スペクトルに基づいて脅威と無害な発生源を区別することで、迷惑警報率を減らすはずでした。NaI(Tl) に基づく ASP のコストは、第一世代の RPM の数倍でした。現在まで、NaI(Tl) に基づく ASP は、PVT に基づく RPM よりも大幅に優れたパフォーマンスを実証できていません。[8]
ASPプログラムは、誤検知率の高さや安定した運用の維持の難しさなどの問題が続いたため、 2011年に中止されました[9] 。 [10]
HPGe（ガンマ線検出）
ASP プログラムの範囲内で、高純度ゲルマニウム (HPGe) ベースのポータル モニターが評価されました。HPGe は NaI(Tl) よりも大幅に優れたエネルギー分解能を持ち、ガンマ線スペクトルに寄与する同位体のかなり正確な測定を可能にします。ただし、非常に高いコストと極低温冷却要件などの大きな制約のため、HPGe ベースのポータル モニターに対する米国政府の支援は中止されました。
3He（熱中性子検出）
核脅威の迎撃を目的としたRPMには通常、中性子検出技術が組み込まれている。現在までにRPMに配備された中性子検出器の大部分は、中性子減速材に囲まれたHe-3管に依存している。しかし、2009年末以来、世界的なHe-3供給危機[11]により、この技術は利用できなくなっている。代替の中性子検出技術の探求は、満足のいく結果をもたらしている。[12]
4He（高速中性子検出）
港湾で導入されている最新の技術[13]は、かさばる中性子減速材を必要とせずに、加圧された天然ヘリウムを使用して高速中性子を直接検出します。中性子散乱イベント後の反跳核を利用して、天然ヘリウムが光り（シンチレーション）、光電子増倍管（例：SiPM）が電気信号を生成します。 [14]減速材とリチウム6を導入して熱中性子を捕捉すると、天然ヘリウムの検出能力がさらに向上しますが、その代償として、中性子の初期情報（エネルギーなど）が失われ、遮蔽された中性子放出材料に対する感度が低下します。
放射線の脅威
RPM は、放射線の脅威を阻止し、悪意のあるグループによるそのような脅威の展開を阻止する目的で展開されます。
放射性物質拡散装置
放射性物質散布装置(RDD) は、大量破壊兵器ではなく、大量混乱兵器です。「ダーティーボム」は RDD の例です。名前が示すように、RDD は放射性物質を一帯に散布し、高い清掃費用、精神的、経済的損害を引き起こすことを目的としています。しかし、RDD による直接的な人的被害は少なく、放射線学的側面に起因するものではありません。RDD は簡単に製造でき、部品も簡単に入手できます。RDD は放射能レベルが高いため、RPM で比較的簡単に検出できます。RDD はガンマ線を放出し、使用される同位体によっては中性子を放出することもあります。
核兵器
即席核兵器 (IND) と核兵器は大量破壊兵器です。これらは入手、製造、改修、取り扱いが困難です。IND は放射する放射線の量が少ないように作られているため RPM で検出するのが困難ですが、すべての IND は一定量のガンマ線と中性子線を放射します。
アラーム
ガンマ線や中性子線は、RPM に警報手順をトリガーさせる原因となります。検出率の統計的変動によって引き起こされる警報は、誤警報と呼ばれます。無害な放射性源によって引き起こされる警報は、迷惑警報と呼ばれます。迷惑警報の原因は、いくつかの大きなカテゴリに分類できます。
- 天然放射性物質（NORM）と技術的に強化されたNORM（TENORM）[15]
- 医療用同位元素警報は、陸上国境の私有車線における警報の大部分を占めており、通常は運転手や乗客の治療に伴うもので、そのほとんどはテクネチウム99m、タリウム201、ヨウ素131によるものである。[18]
展開
この記事は、主に入国港でトラックを検査するために配備されている RPM に関するものです。違法な放射性物質や核物質を阻止するために、米国の国境には 1,400 台以上の RPM が配備されており、外国にも同様の台数が配備されています。米国の配備は、すべての陸上国境車両、すべての海港コンテナ貨物、すべての郵便および速達便施設をカバーしています。また、次のような他の国境を越える媒介物に対しても同様の対策を配備する取り組みも行われています。
- 歩行者放射線ポータル監視
- 航空貨物放射線ポータル監視
- クレーンによる放射線ポータル監視
- 航空手荷物放射線ポータル監視
- 鉄道放射線ポータル監視
RPM は、放射性物質の盗難を防ぐために民間および軍事の原子力施設にも配備されています。製鉄所では、不法に廃棄された放射性物質を避けるために、入ってくるスクラップ金属を RPM で選別することがよくあります。ゴミ焼却施設では、汚染を避けるために入ってくる材料を監視することがよくあります。
参考文献
- ^ Fehlau, PE; Brunson, GS (1983). 「核保障措置におけるプラスチックシンチレーターの対処」. IEEE Transactions on Nuclear Science . 30 (1): 158–161. Bibcode :1983ITNS...30..158F. doi :10.1109/TNS.1983.4332242. ISSN 0018-9499. S2CID 36408575.
- ^ セカンドライン防衛プログラム 2011-11-12ウェイバックマシンにアーカイブ
- ^ Kouzes, RT、「違法核物質の検出」、American Scientist 93、422-427ページ（2005年9月～10月）。
- ^ Kouzes, Richard T.; Siciliano, Edward R.; Ely, James H.; Keller, Paul E.; McConn, Ronald J. (2008). 「国境での核物質の阻止のための受動的な中性子検出」。核物理学研究における機器と方法セクション A: 加速器、分光計、検出器および関連機器。584 ( 2–3): 383–400。Bibcode :2008NIMPA.584..383K。doi : 10.1016/ j.nima.2007.10.026。ISSN 0168-9002 。
- ^ 国土安全保障省の契約における無駄、濫用、不適切な管理(PDF)。米国下院。2006 年 7 月。12 ～ 13 ページ。
- ^ 「Ludlum モデル 3500-1000 放射線検出システムのマニュアル」(PDF)。
- ^ Ely, James; Kouzes, Richard; Schweppe, John; Siciliano, Edward; Strachan, Denis; Weier, Dennis (2006). 「放射線ポータルモニターにおけるSNMとNORMの識別のためのエネルギーウィンドウの使用」。核物理学研究における計測機器と方法セクションA：加速器、分光計、検出器および関連機器。560 ( 2): 373–387。Bibcode ：2006NIMPA.560..373E。doi ：10.1016/ j.nima.2006.01.053。ISSN 0168-9002 。
- ^ 「入港時の貨物検査のための先進分光ポータルのテスト、コスト、利点の評価：中間報告」（2009 年）
- ^ Matishak, Martin (2011年7月26日)。「国土安全保障省、問題のある放射線検出器の取り組みを中止」。Global Security Newswire 。 2015年7月6日閲覧。
- ^ 「核密輸対策：中止された放射線ポータルモニタープログラムから学んだ教訓が将来の調達に役立つ可能性」GAO-13-256 。 2015年7月6日閲覧。
- ^ マシュー・L・ウォルド（2009年11月22日）「不足により核爆弾探知プログラムが遅れる」ニューヨーク・タイムズ。 2013年9月22日閲覧。
- ^ Kouzes, RT, JH Ely, LE Erikson, WJ Kernan, AT Lintereur, ER Siciliano, DL Stephens, DC Stromswold, RM VanGinhoven, ML Woodring, 国土安全保障のための中性子検出の代替手段、核物理学研究における計測機器と方法 A 623 (2010) 1035–1045
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- ^ Lewis, JM; RP Kelley; D. Murer; KA Jordan (2014). 「ヘリウム4ガス高速中性子シンチレーション検出器を使用した核分裂信号の検出」. Appl. Phys. Lett . 105 (1): 014102. Bibcode :2014ApPhL.105a4102L. doi :10.1063/1.4887366.
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外部リンク
- 米国税関・国境警備局の海港における放射線ポータルモニター国土安全保障省