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1、辐射探测技术在安全反恐方面的应用 山大2013暑期学校 基本内容 核威胁 极端恐怖主义所采用大规模杀伤性武器包括核武器 生物战剂和化学战剂 其中核武器是最具破坏性 也最为人们恐惧的恐怖主义手段 单就核威胁的实现形式而言 除了采用核武器以外 还有各种以 脏弹 形式存在的有害核放射性物件 RadiologicalDispersalDevice 其威胁更具隐蔽性 主要核威胁种类 1993年2001年核走私事件统计 核威胁 电脑模拟图 华盛顿遭核弹袭击后的场景 图片 核武器及其器件 照片 脏弹 历史上的武器级核原料走私事件 恐怖事件不断 活动区域广泛 放射源种类 放射性物质从运用领域上一般分为三类 特
2、殊性核物质 医疗及工业用放射源 天然放射性物质 放射性物质清单 一 放射性物质清单 二 放射性物质清单 三 核武器 NW 核材料 SNM U 铀 99 3 U238 0 7 U235HEU 20 U235Pu 钚 WGP 93 Pu239核武器26KgHEU 5KgWGPu体积 11cm3 6cm3放射源 需要探测的物质 SNM的特征 原子序数Z和密度 Z 92 94 19 05g ccX射线的阻止本领很高 吸收和散射 半衰期 Pu24000年 U700M年辐射产物 6 10 fissionn 2 3n fission1 2MeV60000n skg Pu 3 sKg U 辐射 能谱 中子或高
3、能 使SNM发生裂变并产生滞后X和n辐射 铀和钚都有特征GAMMA能谱 90 U235的 谱及其本底 1kg 2400s WDPu的 谱及其本底1kg 2400s 90 U235的 谱及其本底 1kg 2400s PVT探测器 不同探测器测量Pu239的 谱 探测PO239的特征GAMMA谱 侦测工作的三大组成部分 目标 得到SNM的辐射特征侦测工作三部分 探测 得到数据 和n转换为电脉冲三种探测器 闪烁体 半导体 He3管密度的探测 高能 的吸收或散射算法 将测量数据变成有用的信息操作理念 CONOPS conceptofoperation 对信息反应的操作 GAMMA探测和鉴别 仅探测辐射
4、一定的分辨率能辨别同位素好的分辨率精确地辨别同位素通过裂变辐射的 谱辨别同位素通过成像给出 的来源三个特性 探测效率 记录信号的能力谱的分辨率 分辨谱中峰的尖锐程度信号噪声比 区别真信号后噪声 辐射本底 现行探测技术 辐射剂量报警系统 Pagers 入口 门式 辐射监测系统 PVT 同位素辨别装置 手持HPGe 辐射成像系统 高能 集装箱检查 当射线与试样碰撞时生成阴阳两种离子 纵向有一个电场 不同样品物质离子的极性不同 迁移率到达收集器的漂移时间也不同 依据离子的极性和漂移时间对被检测样品做出分析 拉曼光谱是一种散射光谱 对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动 转动方面信息 并应
5、用于分子研究结构的一种分析方法 双能扫描系统 RM检测系统 先进的探测技术 NewScintillationmaterialGamma raySpectrumAnalysisApplicationusingMultipleAlgorithmsCAARS low riskdual energyradiographysystemUsingbackscatteredX raytodetectDensematerialMuonTomographyScanningCargoorSNMwithNuclearResonanceFluorescenceDetectSNMataDistanceDetectSNM
6、singmono energy beam 分辨率不断提高的CS137GAMMA能谱测量 CZT探测器 各种探测器的探测效率和能量分辨 新型闪烁材料 SrI2碘化锶晶体 Veryhighlightoutput goodenergyresolution inexpensivetoscaleuptolargedetectors Semiconductor TlBr溴化铊 Asgoodascurrentroomtemperaturedetectormaterials canbegrowntomuchlargersizethancurrentsemiconductordetectormaterialsN
7、ano compsitescintillators CAARS双能辐射成像技术 X RAY反散射技术 不同元素对不同能量gamma的背散射 利用gamma的背散射辨别高Z物质工作原理 MuonTomography ScanningCargoorSNMwithNuclearResonanceFluorescence DETECTSNMATADISTANCE 单能GAMMA成像技术 现行的产品和未来的发展趋势 基本内容 第二防线计划SECONDLINEOFDEFENSE 任务 加强与合作伙伴国家在边界上共同防范 查验和阻止特殊核材料走私的能力 查验场所包括 边界 空港 海港和其他国家入口 策略 基
8、于全球合作 通过如下手段控制核材料走私 A通过先进的科技手段搜索 探测并识别放射性物质 B发展制定出应对方案和响应流程 C预判未来核走私的全球态势 并提前干预 要点 A可持续地 sustainable B有效的 effective 多层核防护方案设计理念 第二防线计划 第二防线计划 汽车通道 二级详查 中心控制室 第二防线计划 ALARM原则 机场 铁路通道 海港 行人通道 第二防线计划全局布控结构图 第二防线计划一个可持续性监测系统的基本构成要素 信息交流设备 日常操作 常规安全检查 技术支持 维护与维修 核辐射源获取与存储 培训 响应流程与操作框架 大港计划进程 第二防线计划 已完成 第二
9、防线计划 在建 第二防线计划 所有 第二防线计划实例照片 第二防线计划实例照片 SriLanka 18RPMs Philippine 19RPMs Thailand 19RPMs 1forrail Singapore 2RPMs 基本内容 为何需要国际标准 市场上存在着各种各样的核辐射监测设备 国际标准从规划出发保证各种设备满足应用需求 可靠性标准保证用户在进行辐射监测时的安全 同时保证设备的使用可靠性 相关机构与标准 整体方案 IEC62244Installedradiationmonitorsforthedetectionofradioactiveandspecialnuclearmate
10、rialsatNationalborders RPMs IEC62484Spectroscopy basedportalmonitorsusedforthedetection identificationofillicittraffickingofradioactivematerial SRPMs ANSI 42 35EvaluationandPerformanceofRadiationDetectionPortalMonitorsforUseinHomelandSecurity RPMs ANSI 42 38PerformanceCriteriaforSpectroscopy BasedPo
11、rtalMonitorsUsedforHomelandSecurity 门式放射性物质监测系统 RPM类与SRPM类 威视 手持式核素识别仪 类 威视 NH CanberraERK IEC62327Hand heldinstrumentsforthedetection identificationofradionuclidesandfortheindicationofambientdoseequivalentratefromphotonradiation RIDs IEC62533Highlysensitivehand heldinstrumentsforphotondetectionofra
12、dioactivematerialANSI 42 33PerformanceCriteriaforHand heldInstrumentsfortheDetectionandIdentificationofRadionuclides 各相关标准汇总 国际权威实验室机构 LOSALAMOSNATIONALLAB 注 DOE为美国国家能源部 NNSA为其下的国家核安全管理委员会 OAKRIDGENATIONALLAB PACIFICNORTHWESTNATIONALLAB LAWRENCELIVERMORENATIONALLAB NATIONALINSTITUTEOFSTANDARDTECHNOLOGY 结束语 防核扩散 反恐 环境保护要求更好更方便的核监测仪器和方法目前的检测手段还有很多不足需要改进新的核侦测技术发展迅速
