High Likelihood Medium Low Средства и последствия радиационного

Скачать презентацию High Likelihood Medium Low Средства и последствия радиационного

Нейтр_мет_Лек_1.ppt

Количество слайдов: 50

High Likelihood Medium Low Средства и последствия радиационного и ядерного терроризма

Грязная бомба= ВВ + радиоактивное вещество Грязная атомная бомба=атомная бомба+кобальт-59 Нейтрон кобальт-59= кобальт-60

Первые атомные бомбы Little Boy (Хиросима) и Fat Man (Нагасаки)

Модель атомной бомбы Нейтронный генератор ЯМ Взрывчатое вещество поршень Mass, kg

Цели применения самодельной ядерной бомбы 1. 2. 3. Информационное воздействие Шантаж Экономический ущерб Терроризм- это не стратегия, это тактика Наиболее вероятная место в США для взрыва самодельной ядерной бомбы А). Пустыня Невада. Б). Правительственный квартал Вашингтона. В). Лос-Анжелес. Г). Другое ?

Область разрушений при использовании 2 кт атомной бомбы

Наиболее уязвимые цели для ядерного терроризма Средства доставкибольшой морской контейнер 6 х 20 м Цель- мегапорт

База данных МАГАТЭ. Случаи незаконного перемещения ЯМ

DISTRIBUTION OF INCIDENTS ASSOCIATED WITH ILLICIT TRAFFICKING OF NUCLEAR MATERIAL BY CATEGORY Several hundred sources of radiation is disappeared each year

Возможные сценарии создания самодельной ядерной бомбы Ключевые компоненты Ш Время, необходимое для создания ЯО; Ш Стоимость создания компонент ЯО; Ш Скрытность работ; Ш Радиационный риск; Ш Доступ у ядерному сырью. Rumyantsev A. et al. A New Look at Metrics for Proliferation Resistance. Proceedings of the INMM 41 -th Annual Meeting. New Orleans, LU, USA, 2000. LEU HEU R-Pu W-Pu

Минимальное количество ДВ, начиная с которого они подлежат государственному учету и контролю Делящееся вещество Плутоний-239 Уран-233 Уран обогащенный Ураном-235 до 10% и более Уран обогащенный Ураном-235 менее, чем на 10%, но больше, чем естественный Уран Нептуний-237 Америций-241 Америций -243 Калифорний-252 Уран с концентрацией Урана-235 менее чем 0. 7% Торий Минимальное количество 15 г Урана-235 15 г 1 г 0, 001 г 500 кг

Требования досмотра для различных категорий контейнеров Категория контейнера Максимальные размеры зоны Максималь Основной досмотр на инспекции ная масса потоке Глубина, Высота, Длина, м контейнера, Скорость Время кг м м движения, досмотра, м/с мин Почтовые отправления 0, 4 Ручная кладь − − 1, 2 0, 1 − 0, 3 0, 57 0, 71 − − − 1, 5 2, 5 0, 7 1, 0 40 1 -1, 2 0, 1 − − − − 1, 5 2, 5 Несопровождаем 1, 0 ый багаж 1, 53 1, 5 200 1 -1, 2 0, 1 1, 56 1, 6 Легковой автомобиль 2, 0 5, 0 3500 − 10 − 2, 0 1, 8 5, 6 − − − 1, 3 4 Грузовой автомобиль 2, 8 6, 0 40000 2, 2 7, 6 Крупногабаритны 3, 0 е грузы 2, 6 3, 0 6 12 3, 0 9, 1 12 Железнодорожны 2, 9 е вагоны 5, 0 27, 4 Пассажирский багаж 0, 4 0, 5 30 1, 2 Дополнительный досмотр, мин 0, 1 1, 5 2, 5 5 20 10 3, 3 13 24000 31000 10 3, 3 13 10

ПРОБЛЕМЫ ØВозможность привлечения специалистов для разработки ЯО. ØОтносительная открытость информации по устройству и технологии создания ЯО. ØВозможность контрабанды ЯМ в грузовых контейнерах и а/м. ØБольшой грузопоток (до 2 млн контейнеров/год – РФ). ØЭкранировка ЯМ. ØТранспортировка с легальными радиоизотопами. ØНеизлучающие специальные неядерные материалы. Угроза ядерного терроризма Создание самодельного ЯО Неэффективность современных средств контроля ЯМ Спрос на ЯМ со стороны нелегальных структур Хищение ЯМ с ядерных объектов и хранилищ РЕШЕНИЯ Федеральная целевая программа «Безопасность и противодействие терроризму» Развитие технических средств контроля ЯМ Оперативные мероприятия Совершенствование учета и контроля

Стандартный грузовой 20 -ти футовый контейнер Размеры, мм Снаружи Внутри Вес, кг Грузоподъёмность Макс. вес Длина Ширина Высота Тара брутто Макс. загрузка, Объём, м 3 кг 6096 5935 21920 2370 2335 2591 2383 24000 2080 33, 9

Пункт контроля таможенного терминала

Портальные мониторы 16

Используемые средства обнаружения РВ и ДВ в грузах 1. Детектирование 2. Локализация 3. Идентификация

Недостаток пассивных средств контроля 1 Сильноэкранированные радиоактивные источники 1. Неэкранированныечувствительность: 10 г 2. 5 mm свинцачувствительность: 50 г 3. 10 mm свинцачувствительность : 200 г U-235, 1 м/с

Гамма-спектр урана Гамма-спектр цезия HEU + 40 MBq 137 Cs: IDENTIFY does not detect 235 U

Недостаток пассивных средств контроля 2 Идентификация радиоактивных материалов в легальных посылках с радиоактивными веществами Область спектра для маскировки пиков U-235 Pu-239 Пик комптоновского рассеяния Cs-137 Not possible Комптоновский континуум Co-60 Край комптоновского излучения Not possible Possible Интерферирующие пики Ga-67, Ra-226, Ga-67, I-131, Tl-201

Активность изотопа для маскировки 10 г HEU и 1 г Pu

Недостаток пассивных средств контроля 3 Неизлучающие материалы ядерного цикла Материал ядерного цикла Минимально значимое количество Тритий 0. 2 г Литий-6 1 кг Дейтерий (кроме тяжелой воды) 2 г Тяжелая вода 200 кг

Активные методы контроля Зондирующее излучение Информационное излучение Объект контроля Выделение информационного излучения на фоне зондирующего 1. 2. 3. По времени (например, зондирующее- быстрые нейтроны, информационное- запаздывающие нейтроны) По типу излучения (например, зондирующее-тормозное излучение, информационное- нейтроны. По энергетической избирательности детектора (например, зондирующее- тепловые нейтроны, информационное- быстрые нейтроны, счетчик не реагирует на тепловые нейтроны)

Характеристики спонтанного деления Ядро Период полураспада, год Среднее количество нейтронов 233 U 3· 1017 2, 51 235 U 1, 9· 1017 2, 40 239 Pu 5, 5· 1015 2, 85 Распределение энергии продуктов деления ядра, Мэ. В Ядро Осколки Мгновенные Запаздывающие деления -кванты нейтроны -кванты βчастицы 233 U 163 7 5, 0 7 9 235 U 165 7, 8 4, 9 7, 2 9 239 Pu 172 7 5, 8 7 9

Среднее количество нейтронов, возникающих при делении Ядро 233 U 235 U 239 Pu Энергия нейтронов (Мэ. В) Количество нейтронов на один акт деления 2, 5· 10 -8 (тепловые) 2, 51 0, 02 1, 8 2, 71 0, 04 4 3, 06 0, 12 14 4, 23 0, 24 2, 5· 10 -8 (тепловые) 2, 44 0, 02 1, 8 2, 74 0, 05 4 3, 11 0, 35 14 4, 13 0, 08 2, 5· 10 -8 (тепловые) 2, 89 0, 03 1, 8 3, 21 0, 06 4 3, 43 0, 11 14 4, 62 0, 28

Характеристики запаздывающих нейтронов деления Ядро 233 U 235 U 239 Pu Номер группы 1 2 3 4 5 6 Выход Период полураспада, с 55, 00 20, 57 5, 00 2, 13 0, 62 0, 28 Средняя энергия, кэ. В 250 460 405 450 520 55, 72 22, 72 6, 22 2, 3 0, 61 0, 23 250 460 405 450 520 53, 75 22, 29 5, 19 2, 09 0, 55 0, 216 250 460 405 450 520 Относительный выход 0, 086 0, 299 0, 252 0, 278 0, 051 0, 034 1, 0 0, 033 0, 219 0, 196 0, 395 0, 115 0, 042 1, 0 0, 038 0, 216 0, 328 0, 103 0, 035 1, 0 Абсолютный выход 0, 00057 0, 00197 0, 00166 0, 00184 0, 00034 0, 00022 0, 007 0, 0006 0, 00192 0, 00159 0, 00222 0, 00051 0, 00016 0, 0165 0, 00024 0, 00176 0, 00136 0, 00207 0, 00065 0, 00022 0, 0063

Источники запаздывающих -квантов деления Выход γ-квантов Период Изотоп >3 Мэ. В полураспада, >4 Мэ. В >3 Мэ. В Деление тепловыми Деление быстрыми нейтронами с нейтронами 85 Se 39 0 0, 0012 87 Br 55, 6 0, 0045 0, 0073 0, 0034 0, 0056 88 Br 16, 3 0, 0045 0, 0072 0, 0037 0, 0060 91 Rb 58, 4 0, 0052 0, 017 0, 0035 0, 0115 92 Rb 4, 5 0, 011 0, 012 0, 00084 0, 0091 93 Rb 5, 9 0, 00078 0, 0073 0, 00075 0, 0070 98 m. Y 0, 59 0, 003 0, 007 0 0, 0040 136 Te 17, 6 0 0, 002 0, 00080 0, 0024 140 Cs 63, 7 0 0, 0038 0 0, 0030 0, 034 0, 108 Всего 0, 0458 0, 127

Мощность излучения запаздывающих γ-квантов от времени

Сечение реакций взаимодействия с тепловыми нейтронами Ядро Сечение радиационного захвата (n, ), барн Сечение деления (n, f), барн Полное сечение взаимодействия, барн D 0, 000506 4, 23 6 Li 940 956 233 U 45, 3 531 589 235 U 98, 7 585 699 239 Pu 271 748 1027

Порог фотоядерных реакций различных веществ Ядро Порог реакции ( , n), Мэ. В Порог реакции ( , f), Мэ. В Ядерные материалы 233 U 5, 8 5, 7 235 U 5, 3 239 Pu 5, 7 5, 6 Ядерное топливное сырье 6, 1 5, 8 232 Th 238 U 5, 7 5, 6 Специальные неядерные материалы D 2, 2 6 Li 5, 7 Конструкционные материалы и наиболее распространенные химические элементы 12 C 18, 7 13 C 4, 9 14 N 10, 6 16 O 10, 4 27 All 13, 1 56 Fe 11, 2 57 Fe 7, 6 65 Cu 9, 9 206 Pb 8, 1 208 Pb 7, 4

In God We Trust, Everything Else We X-Ray

Отношение длин пробега гамма- квантов и нейтронов в различных материалах к длине пробега в высокообогащенном уране Частицы Энергия, Мэ. В Отношение длин пробега в элементе и уране-235 Углерод Гамма- кванты 0. 4 10 100 Нейтроны тепловые 0. 001 10 22 23 56 50 3 2. 2 Алюминий 19 16 27 240 16 2. 4 Железо 6. 7 4. 3 5. 5 24 2. 2 1. 5 Вольфрам 1. 4 1. 1 40 1. 6 0. 94 Свинец 2. 0 1. 8 1. 7 70 4. 1 1. 5

Использование космического излучения (мезонов) Зависимость радиационной длины и угла рассеяния от заряда ядра для 3 Гэ. В мезонов. Концепция мезонной радиографии.

Метод дифференциального затухания нейтронов

Временной спектр счета нейтронов в измерительной камере T

Регистрация запаздывающих нейтронов и гамма-квантов

Метод n. X совпадений

Принцип фотоядерного метода

Реализация фотоядерного метода

Комбинация фотоядерного и нейтронного методов

Просвечивание тормозным излучением при фотоядерном методе M. F. Vorogushin, ELECTROPHYSICAL SYSTEMS BASED ON CHARGED PARTICLE ACCELERATORS. Proceedings of Ru. PAC XIX, Dubna 2004

Выбор временного окна измерений нейтронов и гамма-квантов Регистрация нейтронов ●-мгновенные нейтроны ●-гамма-кванты Регистрация гамма-квантов

Информационное и фоновое излучение из контейнера Спектр мгновенных нейтронов эффекта (уран-235) Спектр фоновых нейтронов 2, 2246 Мэ. В Спектр запаздывающих нейтронов Спектр вторичных гамма-квантов

Контроль грузовых контейнеров на потоке

Контроль «статистических» контейнеров с использованием фотоядерного устройства Характеристика контейнера Доля МОМ, кг 48 Время, мин 1 Сильнозагруженные контейнеры 0, 01 - 0, 9 12 2 Продукция тяжелого машиностроения, транспортные средства, металлы и сырье 0, 29 0, 1 – 0, 9 12 3 Продукты питания и изделия из дерева 0, 29 0, 02 6 4 Контейнеры с малой загрузкой 0, 41 0, 03 – 0, 4 3 Среднее время контроля 7 ANSI 42. 41 До 13

Сценарий проверки грузового контейнера портальным монитором 45 Проблемы: 1) Контроль сильноэкранированных контейнеров. 2) Контроль ЯМ в легальных посылках с радиоактивными источниками. 3) Контроль специальных неядерных материалов.

Сценарий проверки грузового контейнера монитором и интроскопом 46 Достоинства: 1) Выявляются участки, где потенциально могут быть спрятаны ЯМ. Проблемы: Нет возможности идентифицировать ЯМ, что может повлечь большое количество ложных срабатываний.

Сценарий проверки грузового контейнера с использованием 47 фотоядерного устройства Достоинства: 1) Обнаружение сильноэкранированных ЯМ и ЯМ в легальных посылках с РВ. 2) Обнаружение специальных неядерных материалов. 3) Возможность одновременной интроскопии исследуемого объекта. Особенности: 1) Энергия пучка при регистрации мгновенного излучения 8 -9 Мэ. В. 2) Энергия пучка при регистрации запаздывающего излучения 12 -16 Мэ. В.

Потенциально- вредные эффекты при использовании фотоядерного метода 44 Мощность дозы тормозного излучения (приведенная к току пучка): 2 10 Гр/(м. А с). Средний ток пучка: 5 -10 мк. А, импульсный ток: до 100 м. А. Средняя мощность тормозного излучения: 100 10 м. Гр/с, импульсная: до 1 к. Гр/с. Максимальное время контроля→максимальная поглощенная доза: 1 Гр. Радиационные эффекты в полупроводниковых приборах: 102– 105 Гр; 104 – 109 Гр/с; Изменение электрических и механических свойств полимеров: 103 – 106 Гр. Радиационная стойкость кварцевых волокон и стекол: 105 – 106 Гр. Радиационная стойкость пластмассовых оптических волокон: 104 – 105 Гр. При воздействии -квантов дозой 0, 01 Гр степень почернения : 1. Наведенная активность: меньше МЗУА. Активность после облучения электронным пучком энергией 18 Мэ. В, током 10 мк. А в течении 10 с 19 F 23 Na 55 Mn 56 Fe 65 Cu Химический элемент 197 Au Изотоп 18 F Период полураспада 22 Na 54 Mn 55 Fe 64 Cu 196 Au 1, 8 час 2, 6 лет 303 сут 2, 6 лет 12, 8 час 6, 18 сут Активность, Бк/г 6, 7 <0, 001 0, 007 <0, 001 0, 32 0, 52 МЗУА, Бк/г 10 10 10 1 104 100 70