Técnicas de interrogación neutrónica para detección de sustancias peligrosas en contenedores portuarios
La detección de sustancias químicas de carácter peligroso, utilizando la radiación como técnica no intrusiva, se considera una herramienta posiblemente favorable para identificar compuestos ocultos en cargamentos. Para ello, y restringiendo el objetivo al sólo efecto de desarrollar una metodología d...
Guardado en:
| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2020
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/928/3/1D%C2%B4Amico.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | La detección de sustancias químicas de carácter peligroso, utilizando la radiación como técnica no intrusiva, se considera una herramienta posiblemente favorable para identificar compuestos ocultos en cargamentos. Para ello, y restringiendo el objetivo al sólo efecto de desarrollar una metodología de investigación de la presencia de sustancias de interés, se someterá a prueba un número limitado de sustancias tóxicas para el ambiente y por consiguiente, para la salud de los seres humanos con el objeto de probar la posible viabilidad de una técnica de detección en cantidades no inferiores al rango del kilogramo.
La técnica de detección neutrónica se aplicaría para el escaneo de grandes contenedores aduaneros en caso de presentarse alguna duda con los resultados obtenidos luego de realizar un escaneo con radiación X. El interés de identificar la presencia de sustancias tales como cadmio, cloro, mercurio y cromo se debe a las restricciones establecidas por la normativa local e internacional y debido a los numerosos antecedentes de impactos ambientales negativos producto de la incorrecta gestión de las mismas y causantes de innumerables casos de morbilidad y mortalidad en seres humanos.
Se han utilizado diferentes estrategias, a escala laboratorio, a fin de desarrollar una prescripción o metodología que permita identificar estas sustancias en situaciones desfavorables. Se ha comenzado a realizar mediciones con neutrones en el rango térmico y epitérmico y epitérmico solamente aplicando un acelerador lineal de electrones (LINAC). Los resultados obtenidos en estos experimentos fueron favorables dada la característica pulsada del equipo. Aplicando un arreglo de cuatro detectores centelladores de NaI(Tl) de 2 plg x 2 plg, estratégicamente ubicados para disminuir el contaje de radiación de fondo (en el texto identificada como background o Bg), se desarrollaron prescripciones que favorecieron la detección de los elementos químicos de interés. Los espectros individuales obtenidos al aplicar el acelerador también permitieron simular una mezcla homogénea a fin de acercarnos a un caso real de escaneo de contenedores donde se desconoce el Bg. Esta simulación, a través de la superposición de espectros, permitió experimentar con mediciones reales posteriormente al retiro de operación del LINAC.
En los años subsiguientes, se procedió a realizar mediciones experimentales con una fuente isotópica AmBe en los tres rangos de energía neutrónica (térmico y epitérmico, epitérmico y rápido), aplicando un detector semiconductor de mayor resolución en energía, Ge(Li). Este tipo de detector unido a la implementación de un arreglo donde se maximiza la relación señal-ruido, permitió identificar claramente las regiones donde debería aplicarse el análisis en un caso real, considerando la aplicación de detectores de menor resolución en energía y con un previsiblemente elevado Bg. También, se obtuvieron excelentes resultados al aplicar otras estrategias como cocientes entre los espectros térmicos y epitérmicos y los correspondientes epitérmicos.
Luego de realizar el estudio de las muestras irradiadas con neutrones en el rango térmico y epitérmico aplicando la fuente de AmBe, se ha avanzado en armar diferentes arreglos experimentales y simulaciones a fin de combinar las sustancias químicas que fueron estudiadas en forma independiente, con el objeto de poder corroborar si es factible identificarlas en situaciones más críticas, aún en las pequeñas cantidades manejables en los experimentos con fuente isotópica. Se implementaron mezclas de compuestos químicos con distintos arreglos de blindaje y moderación neutrónica y se incorporó un nuevo detector centellador de 3 plg x 3 plg, NaI(Tl), en adición al arreglo de detectores de 2 plg x 2 plg. Los resultados obtenidos enfatizaron la importancia de contar con un acelerador pulsado como también, la aplicación de detectores con la mayor resolución en energía económicamente posible y la implementación de un arreglo que permita maximizar la señal proveniente de la muestra.
Posteriormente se avanzó con un nuevo análisis que solo utilizó los espectros obtenidos con el LINAC, considerando que un acelerador es lo recomendable para ser utilizado a escala real en caso de un escaneo. Se aplicaron las regiones de interés seleccionadas para cada muestra estudiada individualmente, las cuales fueron divididas previamente por sus respectivas regiones de referencia. Los resultados obtenidos, en ambos rangos de energía, se dividieron entre sí (ROIth_x/ROIepi_x) con el objeto de desarrollar una nueva estrategia de detección. En esta nueva metodología se estudió si la prescripción desarrollada permite indicar la ausencia de un compuesto químico como también, la presencia del mismo en una mezcla presente en un cargamento. Los resultados permitieron afirmar que es posible
identificar la ausencia de determinados compuestos químicos y más difícilmente la presencia de algunos de ellos.
Estos procedimientos de detección buscan generar metodologías y/o prescripciones que permitan realizar escaneos de porciones del contenedor en tiempos breves de 5 minutos aproximadamente, a fin de obtener una pronta respuesta. Al agilizar dicha respuesta se propone ejecutar varios análisis en paralelo aplicando las prescripciones planteadas y buscando corroborar fehacientemente la información que se obtiene de los diferentes sistemas de procesamiento de datos. En caso de falla o duda en alguno de los resultados, se cuenta con la información suministrada por las otras metodologías desarrolladas, brindando una advertencia en caso de la presencia no declarada de una sustancia química.
Las prescripciones presentadas en la presente tesis, otorgan una nueva herramienta fidedigna que aporta a la detección de muchas de las sustancias químicas peligrosas en grandes contenedores portuarios, a fin de poder identificar el tráfico ilícito de las mismas en situaciones donde la señal proveniente de la muestra no es fácilmente identificable. Este trabajo de investigación permite otorgar estrategias que fortalezcan la implementación de herramientas de confirmación para el control transfronterizo de sustancias químicas. |
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