Escaneo de carga

El escaneo de carga o inspección no intrusiva ( NII ) se refiere a métodos no destructivos de inspección e identificación de mercancías en los sistemas de transporte. A menudo se utiliza para escanear contenedores de envío de carga intermodal . En los EE. UU., está encabezado por el Departamento de Seguridad Nacional y su Iniciativa de Seguridad de Contenedores (CSI) que intenta lograr un escaneo de carga del cien por ciento para 2012 ^[1] como lo requiere el Congreso de los EE. UU. y lo recomienda la Comisión del 11 de septiembre . En los EE. UU., el objetivo principal del escaneo es detectar materiales nucleares especiales (SNM), con la ventaja adicional de detectar otros tipos de carga sospechosa. En otros países, el énfasis está en la verificación del manifiesto, la recaudación de aranceles y la identificación de contrabando. ^[2] En febrero de 2009, aproximadamente el 80% de los contenedores entrantes de EE. UU. fueron escaneados. ^{[3] [4]} Para llevar esa cifra al 100%, los investigadores están evaluando numerosas tecnologías, que se describen en las siguientes secciones. ^[5]

Los sistemas de radiografía de rayos gamma capaces de escanear camiones suelen utilizar cobalto-60 o cesio-137 ^[6] como fuente radiactiva y una torre vertical de detectores gamma . Esta cámara gamma puede producir una columna de una imagen. La dimensión horizontal de la imagen se produce moviendo el camión o el hardware de escaneo. Las unidades de cobalto-60 utilizan fotones gamma con una energía media de 1,25  MeV , que pueden penetrar hasta 15-18 cm de acero. ^{[6] [7]} Los sistemas proporcionan imágenes de buena calidad que pueden utilizarse para identificar la carga y compararla con el manifiesto, en un intento de detectar anomalías. También puede identificar regiones de alta densidad demasiado gruesas para penetrar, que serían las más propensas a ocultar amenazas nucleares.

La radiografía con rayos X es similar a la radiografía con rayos gamma, pero en lugar de utilizar una fuente radiactiva, utiliza un espectro de radiación de frenado de alta energía con una energía en el rango de 5 a 10 MeV ^{[8] [9]} creado por un acelerador lineal de partículas (LINAC). Estos sistemas de rayos X pueden penetrar hasta 30-40 cm de acero en vehículos que se mueven a velocidades de hasta 13 km/h. Proporcionan una mayor penetración, pero también cuestan más comprarlos y operarlos. ^[7] Son más adecuados para la detección de materiales nucleares especiales que los sistemas de rayos gamma. También proporcionan una dosis de radiación aproximadamente 1000 veces mayor a los posibles polizones . ^[10]

Radiografía de rayos X de energía dual ^[11]

Radiografía de rayos X por retrodispersión

Entre los ejemplos de sistemas de activación de neutrones se incluyen: análisis de neutrones rápidos pulsados ​​(PFNA), análisis de neutrones rápidos (FNA) y análisis de neutrones térmicos (TNA). Los tres sistemas se basan en las interacciones de los neutrones con los elementos inspeccionados y en el examen de los rayos gamma resultantes para determinar los elementos que se irradian. El TNA utiliza la captura de neutrones térmicos para generar los rayos gamma. El FNA y el PFNA utilizan la dispersión de neutrones rápidos para generar los rayos gamma. Además, el PFNA utiliza un haz de neutrones colimados pulsados. Con esto, el PFNA genera una imagen elemental tridimensional del elemento inspeccionado.

La tomografía de muones es una técnica que utiliza muones de rayos cósmicos para generar imágenes tridimensionales de volúmenes utilizando información contenida en la dispersión de Coulomb de los muones. Dado que los muones penetran mucho más profundamente que los rayos X , la tomografía de muones se puede utilizar para obtener imágenes a través de materiales mucho más gruesos que la tomografía basada en rayos X, como la tomografía computarizada . El flujo de muones en la superficie de la Tierra es tal que un solo muón pasa a través de un volumen del tamaño de una mano humana por segundo. ^[12]

La obtención de imágenes de muones fue propuesta y demostrada originalmente por Álvarez. ^[13] El método fue redescubierto y mejorado por un equipo de investigación del Laboratorio Nacional de Los Álamos , ^{[14] [15] la tomografía de muones es completamente pasiva y explota} la radiación cósmica natural . Esto hace que la tecnología sea ideal para el escaneo de alto rendimiento de material de volumen donde hay operadores presentes, como en una terminal de carga marítima. En estos casos, los conductores de camiones y el personal de aduanas no tienen que abandonar el vehículo ni salir de una zona de exclusión durante el escaneo, lo que agiliza el rendimiento de la carga.

Los sistemas de detección pasiva multimodo (MMPDS), basados ​​en la tomografía de muones , están siendo utilizados actualmente por Decision Sciences International Corporation en Freeport, Bahamas, ^[16] y por el Atomic Weapons Establishment en el Reino Unido. ^[17] Toshiba también ha contratado un sistema MMPDS para determinar la ubicación y el estado del combustible nuclear en la planta de energía nuclear de Fukushima Daiichi . ^[18]

Los materiales radiológicos emiten fotones gamma, que los detectores de radiación gamma , también llamados monitores de portal de radiación (RPM), son buenos para detectar. Los sistemas que se utilizan actualmente en los puertos estadounidenses (y en las acerías ) utilizan varios paneles PVT grandes (normalmente 4) como centelleadores y se pueden utilizar en vehículos que se desplazan a una velocidad de hasta 16 km/h. ^[19]

Proporcionan muy poca información sobre la energía de los fotones detectados y, como resultado, fueron criticados por su incapacidad para distinguir los gammas originados en fuentes nucleares de los gammas originados en una gran variedad de tipos de carga benignos que emiten radiactividad de forma natural, incluidos los plátanos, la arena para gatos , el granito , la porcelana , la loza , etc. ^[4] Esos materiales radiactivos de origen natural , llamados NORM, representan el 99% de las alarmas molestas. ^[20] Algunas radiaciones, como en el caso de grandes cargas de plátanos, se deben al potasio y a su isótopo radiactivo potasio-40, que rara vez se presenta (0,0117%), otra se debe al radio o al uranio que se producen de forma natural en la tierra y las rocas, y a los tipos de carga hechos de ellos, como la arena para gatos o la porcelana.

La radiación que se origina en la Tierra también contribuye en gran medida a la radiación de fondo .

Otra limitación de los detectores de radiación gamma es que los fotones gamma pueden ser fácilmente suprimidos por escudos de alta densidad hechos de plomo o acero, ^[4] impidiendo la detección de fuentes nucleares. Sin embargo, esos tipos de escudos no detienen los neutrones de fisión producidos por fuentes de plutonio . Como resultado, los detectores de radiación generalmente combinan detectores gamma y de neutrones, lo que hace que el blindaje solo sea efectivo para ciertas fuentes de uranio.

Los materiales fisibles emiten neutrones. Algunos materiales nucleares, como el plutonio-239 , que se puede utilizar en armas, emiten grandes cantidades de neutrones, lo que hace que la detección de neutrones sea una herramienta útil para buscar este tipo de contrabando. Los detectores de radiación de portales suelen utilizar detectores basados ​​en helio-3 para buscar firmas de neutrones. Sin embargo, la escasez mundial de suministro de He-3 ^[21] ha llevado a la búsqueda de otras tecnologías para la detección de neutrones.

• Radiografía industrial
• Espectroscopia gamma