Detectietechnieken voor opsporing van nucleair en ander radioactief materiaal Aliki van Heek 24 maart 2014 Symposium Engineers for nuclear security KIVI-gebouw Den Haag
Connectie met NSS Doelstelling NSS: nucleair terrorisme te voorkomen door De hoeveelheid gevaarlijk nucleair materiaal in de wereld te reduceren De beveiliging van alle nucleaire materiaal en radioactieve bronnen te verbeteren Internationale samenwerking te verbeteren 2
Connectie met NSS Doelstelling NSS: nucleair terrorisme te voorkomen door De hoeveelheid gevaarlijk nucleair materiaal in de wereld te reduceren De beveiliging van alle nucleaire materiaal en radioactieve bronnen te verbeteren Internationale samenwerking te verbeteren 3
Opzet presentatie Wat is het probleem? Wat moet er gedetecteerd worden? Hoe gebeurt dit? Wat gebeurt er bij een alarm? Als er iets gevonden is, wat gebeurt er dan mee? 4
Het probleem Criminelen of terroristen die voor kwaadaardige doeleinden willen verwerven en gebruiken: Nucleaire explosieven, Nucleair materiaal om een geïmproviseerd nucleair explosief te bouwen, Radioactief materiaal om een radiological dispersal device te bouwen 5
Een paar voorbeelden 6
Bulgarije, 1999: verrijkt uranium Locatie: Ruse, Bulgarije, bij Roemeense grensovergang Datum: 29 mei 1999 Materiaal: 10 g verrijkt uranium (72,7%) Aanleiding tot aanhouding: nerveus gedrag chauffeur was op terugweg van niet-succesvol verkoopgesprek 7
Thailand, 2003: cesium Locatie: Bangkok, Thailand; parkeerplaats bij hotel Datum: 13 juni 2003 Materiaal: 2,78 GBq cesium-137 Aanleiding tot aanhouding: anonieme tip Poging tot verkoop als uranium 8
Georgië, 2006: verrijkt uranium Locatie: Tblisi, Georgië Datum: 1 februari 2006 Materiaal: 100g uranium-235, 89% verrijkt Aanleiding tot aanhouding: poging tot verkoop aan under-cover agent 9
Rusland, 1995: cesium Locatie: Moskou, Rusland, stadspark Datum: 23 november 1995 Materiaal: rudimentair explosief met cesium- 137 Ontdekking: bekendmaking aan lokaal TVnetwerk door makers: Tsjetsjeense terroristen 10
IAEA Incident and Trafficking Database Opgericht in 1995 als Illicit Trafficking Database Om informatie te delen 120 lidstaten Status eind 2012: 2331 incidenten gerapporteerd 615x diefstal of verlies van radioactief mateiraal 16x smokkel van hoogverrijkt uranium 11
Wat moet er gedetecteerd worden? Nucleair materiaal Splijtbaar materiaal: Uranium-235 en -233, of verrijkt in deze isotopen Plutonium -239 en -241 Materiaal dat één of meer van bovengenoemde isotopen bevat Source materiaal: Natuurlijk uranium Verarmd uranium Thorium kan in voldoende hoeveelheden een nucleair explosief vormen Radioactief materiaal Niet geschikt om een nucleaire explosie te produceren 12
Radioactief materiaal Meest voorkomende oorsprong: Industrie, b.v. barium-133 cobalt-60 cesium-137 selenium-75 strontium-90 Medisch, b.v. cobalt-60 cesium-137 13
Basisfunctie detectietechnieken Straling heeft interactie met detector Resulterende energie wordt geconverteerd in een elektrisch signaal Signaal wordt verwerkt in detector: vergelijking stralingsniveau met ingestelde grenswaarde Afleesbaar resultaat (getal) Visueel, akoestisch of trillingsalarm Correctie voor achtergrondstraling 14
Te detecteren straling Gammastraling Neutronen Neutron 15
Principe detectie gammastraling Gamma-foton ioniseert atoom Verschillende media, b.v. gas 16
Principe detectie neutronen Neutron botst met atoomkern kernreactie B.v. n + He-3 H-3 + p Proton ioniseert het gas + + 17
Detectietechnieken Vaste portaalmonitoren: detecteren radioactief materiaal dat langskomt Persoonlijke stralingsdetectoren: worden gedragen door personeel Draagbare gamma- en neutronendetectoren: om locatie van radioactief materiaal vast te stellen Draagbare apparatuur voor radionuclide identificatie: d.m.v. analyse uitgezonden energiespectrum 18
Portaalmonitor voor voertuigen 19
Portaalmonitor voor voetgangers op een vliegveld 20
Persoonlijke stralingsdetectoren 21
Radionuclide identification devices 22
Nuclide-specifieke straling Radioactieve materialen geven vingerafdruk door karakteristieke gammastraling: eigen energieverdeling b.v. cobalt-60 natuurlijk uranium intensiteit energie 23
Vereiste eigenschappen apparaat voor nuclide identificatie Groot energiebereik Interne verwerking meetresultaten tot energie en vorm gammaspectrum Software: die de gevonden energieën en intensiteiten vergelijkt met radionucliden bibliotheek met onderscheidend vermogen naar mengsels en afgeschermde radionucliden 24
Mate van gevaar Biologisch effect van straling: Dosisequivalent: geabsorbeerde stralingsenergie per kg weefsel, gecorrigeerd met een weegfactor voor het soort straling. Gemeten in eenheid sievert Bij omgang met stralingsbronnen gaat het vaak om het dosisequivalenttempo: hoe snel wordt het biologisch effect bereikt? Gemeten in eenheid sievert per uur (Sv/h) In de praktijk vaak msv/h 25
Bij alarm.. stralingsdetectieapparatuur alarm inlichtingen verificatie nee vals alarm ja Bepalen gevaar & localiseren bron Dosistempo > 0,1 msv/h @1m of neutronen of oppervlaktebesmetting 2 Dosistempo < 0,1 msv/h @1m 1 26
1 Dosistempo < 0,1 msv/h @1m identificeren bron Onschuldig alarm Bevestigd nietonschuldig alarm Rapportage - Inbeslagname materiaal - Tijdelijke opslag - Onderzoek - Juridisch proces 27
2 Dosistempo > 0,1 msv/h @1m of neutronen of oppervlaktebesmetting - Veiligheidsprocedures - Kennisgevingsprocedures - Isoleren bron Noodprocedures activeren 28
Wat gebeurt er met gevonden nucleair of radioactief materiaal? Gevonden materiaal gaat in opslag bij bevoegde opslag faciliteit In Nederland: COVRA Is verwerking in kernreactoren een optie? Niet voor deze gesmokkelde of verlaten bronnen: verwerking in splijtstofstaven is veel duurder dan opslag. veel bronnen zijn te kortlevend. Wel voor grote hoeveelheden gecontroleerd geproduceerd uranium en plutonium: uit opwerkingsfabrieken uit kernwapens volgende presentatie 29
Hartelijk dank voor uw aandacht!