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MASINT |
MASINT nuclear es una de las seis subdisciplinas principales generalmente aceptadas para componer la Inteligencia de Medición y Firma (MASINT), que cubre la medición y caracterización de información derivada de la radiación nuclear y otros fenómenos físicos asociados con armas nucleares, reactores, procesos, materiales, dispositivos, e instalaciones. El control nuclear se puede realizar de forma remota o durante las inspecciones in situ de las instalaciones nucleares. La explotación de datos da como resultado la caracterización de armas, reactores y materiales nucleares. Varios sistemas detectan y controlan el mundo en busca de explosiones nucleares, así como la producción de materiales nucleares. [1]
Según el Departamento de Defensa de los Estados Unidos , MASINT es inteligencia derivada técnicamente (excluyendo IMINT de imágenes tradicionales y inteligencia de señales SIGINT ) que, cuando se recopila, procesa y analiza mediante sistemas MASINT dedicados, da como resultado inteligencia que detecta, rastrea, identifica o describe las firmas (características distintivas) de fuentes objetivo fijas o dinámicas. MASINT fue reconocida como una disciplina de inteligencia formal en 1986. [2] La inteligencia de materiales es una de las principales disciplinas de MASINT ( FM2-0Ch9 ) .
Como ocurre con la mayoría de las subdisciplinas MASINT, MASINT nuclear se superpone con otras. El estudio de radiación, bajo Nuclear MASINT, es una operación de área, o medirá los efectos en personas o cosas específicas. El análisis de pruebas nucleares , por otro lado, se centra en el análisis de campo o laboratorio de referencia de muestras de muestreo de aire, sitios contaminados, etc.
Al igual que con muchas ramas de MASINT, las técnicas específicas pueden superponerse con las seis disciplinas conceptuales principales de MASINT definidas por el Centro de Estudios e Investigación MASINT, que divide MASINT en disciplinas electroópticas, nucleares, geofísicas, de radar, de materiales y de radiofrecuencia. [3]
En particular, existe una línea estrecha entre MASINT nuclear y las técnicas de análisis nuclear en materiales MASINT. La diferencia básica es que MASINT nuclear se ocupa de las características de eventos nucleares en tiempo real, como explosiones nucleares, nubes radiactivas de accidentes o terrorismo y otros tipos de eventos de radiación. Sin embargo, un analista de materiales de MASINT que observe el mismo fenómeno tendrá una visión más a nivel micro, haciendo cosas como analizar las partículas de lluvia provenientes de muestras de aire, contaminación del suelo o gases radiactivos liberados a la atmósfera.
Algunas técnicas MASINT nucleares se colocan de manera bastante arbitraria en esta subdisciplina. Por ejemplo, la medición del brillo y la opacidad de una nube a partir de una explosión nuclear generalmente se considera MASINT nuclear, pero las técnicas utilizadas para medir esos parámetros son electroópticas. La distinción arbitraria aquí considera a MASINT nuclear como una descripción más específica que MASINT electroóptica.
Estudio de radiación y dosimetría
En la guerra nuclear, después de accidentes con armas nucleares y con la amenaza contemporánea de guerra radiológica de "bomba sucia", medir la intensidad de la radiación ionizante de alta intensidad y la dosis acumulada recibida por el personal es una información de seguridad crítica [3].
La función de estudio mide el tipo de radiación ionizante activa presente de: [4]
Si bien los emisores de partículas alfa, como los del uranio empobrecido (UD) (es decir, el uranio 238) no representan un peligro a distancia, las mediciones de partículas alfa son necesarias para manipular con seguridad el polvo de proyectiles o los vehículos dañados con blindaje DU.
Estudio de entornos que pueden ser monitoreados por humanos.
El instrumento básico de estudio de campo que puede detectar partículas alfa es un escintilómetro , como el AN / PDR-77, que "aceptará un máximo de ocho sondas diferentes. Cada sonda se reconoce automáticamente y tiene información de calibración única almacenada en una memoria no volátil. . El AN / PDR-77 viene con tres sondas. Una sonda alfa de azufre de zinc (ZnS) de 100 cm2, una sonda beta y / o gamma de dos tubos Geiger y una sonda de rayos X de baja energía de yoduro de sodio (NaI) de 5 pulgadas para medir y encontrar los niveles de contaminación de la superficie de plutonio y americio (Am) -241 en μCi / m2. Se encuentra disponible un kit de accesorios que contiene una sonda panqueque GM y una sonda micro-R NaI de 1 "x 1,5". partículas alfa y beta para llegar al sensor ".
Se utilizan instrumentos especializados para el estudio de tritio. Los niveles de tritio se miden con AN / PDR-73 o -74. Se encuentra disponible una amplia gama de cámaras de ionización, placas de película y dosímetros personales termoluminiscentes.
"El estudio de campo del uranio se logra mejor midiendo los rayos X en el rango de 60 a 80 keV emitidos por los isótopos e hijos del uranio. En el caso del plutonio, la mejor técnica es detectar el contaminante acompañante Am-241, que emite una fuerte gamma de 60 keV Si se conoce el ensayo original y la antigüedad del arma, se puede calcular con precisión la relación entre plutonio y americio, por lo que se puede determinar la contaminación total de plutonio ( DoD3150.8-M & p. 221 ). "Muchos de los factores que pueden no controlarse en un entorno de campo pueden gestionarse en un laboratorio móvil que puede llevarse al lugar del accidente. Por lo general, las capacidades incluyen espectroscopía gamma, recuento de fondo bajo para emisiones alfa y beta muy delgadas muestras y contadores de centelleo líquido para emisores beta de energía extremadamente baja, como el tritio.
La directiva DoD deja clara la distinción de que la detección es más difícil que la medición, y esta última es necesaria para MASINT. "P5.2.2.1. La radiación nuclear no es fácil de detectar. La detección de radiación es siempre un proceso altamente indirecto de varios pasos. Por ejemplo, en un detector de centelleo, la radiación incidente excita un material fluorescente que se desexcita emitiendo fotones de luz. La luz se enfoca en el fotocátodo de un tubo fotomultiplicador que desencadena una avalancha de electrones. La lluvia de electrones produce un pulso eléctrico que activa un medidor leído por el operador. No es sorprendente que la relación cuantitativa entre la cantidad de radiación realmente emitida y la lectura en el medidor es una función compleja de muchos factores. Dado que esos factores solo pueden controlarse bien dentro de un laboratorio, solo en un entorno de laboratorio se pueden realizar mediciones verdaderas ". Este puede ser un laboratorio de campo.
Los detectores basados en semiconductores, en particular el germanio hiperpuro, tienen una mejor resolución de energía intrínseca que los centelleadores, y se prefieren cuando sea posible para la espectrometría de rayos gamma. En el caso de los detectores de neutrones, se obtiene una alta eficiencia mediante el uso de materiales centelleantes ricos en hidrógeno que dispersan los neutrones de manera eficiente. Los contadores de centelleo líquido son un medio eficaz y práctico de cuantificar la radiación beta
Topografía de áreas radiactivas de alto nivel
Algunos accidentes de reactores han dejado niveles extremadamente altos, como en Chernobyl o el Idaho SL-1 . En el caso de Chernobyl, muchos valientes trabajadores de rescate y mitigación, algunos a sabiendas y otros no, se condenaron a sí mismos. La limpieza muy cuidadosa del SL-1, en un área remota y donde la contención conservaba su integridad, minimizó los peligros.
Desde esos incidentes y otros, la tecnología de vehículos autónomos o operados a distancia ha mejorado.
Detección y seguimiento de antineutrinos
Una fracción significativa de la energía generada por un reactor nuclear se pierde en forma de antineutrinos extremadamente penetrantes , con una firma que revela el tipo de reacciones en su interior. Por ello, se están estudiando detectores de antineutrinos para localizarlos y monitorizarlos a distancia. [5] Inicialmente retenido por la falta de datos de espectro, a principios de la década de 2000, con mayor resolución, el proceso ha sido demostrado en Canadá y se sugiere como posiblemente útil para monitorear remotamente los reactores propuestos dentro del programa de energía nuclear de Irán. [6] [7] [8] [9] El Experimento multinacional de neutrinos del reactor de Daya Bay en China es actualmente (a partir de 2016) la instalación de investigación más importante del mundo en este campo.
Detección de energía nuclear basada en el espacio
En 1959, EE. UU. Comenzó a experimentar con sensores nucleares espaciales, comenzando con los satélites VELA HOTEL . En un principio, estaban destinados a detectar explosiones nucleares en el espacio mediante detectores de rayos X, neutrones y rayos gamma. Los satélites avanzados VELA agregaron dispositivos MASINT electro-ópticos llamados bhangmetros , que podían detectar pruebas nucleares en la tierra al detectar una firma característica de explosiones nucleares: un destello de luz doble, con destellos de milisegundos separados. Usando sensores MASINT de radiofrecuencia, los satélites también podrían detectar firmas de pulso electromagnético (EMP) de eventos en la Tierra.
Varios satélites más avanzados reemplazaron a los primeros VELA, y la función existe hoy como el Sistema Integrado de Detección Nuclear Operacional (IONDS), como una función adicional en los satélites NAVSTAR utilizados para la información de navegación GPS .
Efectos de las radiaciones ionizantes en los materiales
Más allá de los efectos biológicos inmediatos, la radiación ionizante tiene efectos estructurales sobre los materiales.
Debilitamiento estructural
Si bien los reactores nucleares suelen estar en carcasas resistentes, no se advirtió de inmediato que los bombardeos de neutrones a largo plazo pueden debilitar el acero. Cuando, por ejemplo, los reactores submarinos ex-soviéticos no reciben el mantenimiento completo o el desmantelamiento, existe un riesgo acumulativo de que el acero en la contención, o las tuberías que pueden llegar al núcleo, pierdan resistencia y se rompan. Comprender esos efectos en función del tipo y la densidad de la radiación puede ayudar a predecir cuándo las instalaciones nucleares mal mantenidas podrían convertirse en órdenes de magnitud más peligrosas. [10] "Durante las operaciones de energía de los reactores de energía nuclear de agua a presión refrigerados por agua ligera, la fragilización inducida por la radiación degradará ciertas propiedades mecánicas importantes para mantener la integridad estructural de la vasija de presión del reactor (RPV). Específicamente, los neutrones rápidos ( E> 1 MeV) la fragilización inducida por la radiación del acero RPV podría comprometer la integridad del recipiente, en condiciones extremas de temperatura y presión, a través de una reducción de la tenacidad a la fractura del acero. función compleja de muchos factores, incluida la fluencia de neutrones, el espectro de energía de neutrones y la composición química del acero. También pueden entrar en juego factores adicionales, como la tasa de fluencia de neutrones, cuyos efectos no se han investigado a fondo. implicaciones de seguridad obvias provocadas por una posible brecha en la integridad del recipiente a presión, la Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU. (NRC de EE. UU.) ha emitido requisitos diseñado para ayudar a garantizar que se preserve la integridad estructural de la vasija de presión del reactor ". ( CIRMS-4 , pág.76 ) . Sin embargo, los requisitos de este objetivo suponen que el reactor se construyó con estrictos factores de seguridad.
Daño a semiconductores
La radiación ionizante puede destruir o restablecer semiconductores. Sin embargo, existe una diferencia en el daño causado por la radiación ionizante y por el pulso electromagnético . Pulso electromagnético (EMP) MASINT es una disciplina complementaria a MASINT nuclear.
Referencias
- ^ Ejército de Estados Unidos (mayo de 2004). "Capítulo 9: Inteligencia de señales y medidas" . Manual de campo 2-0, Inteligencia . Departamento del Ejército. FM2-0Ch9 . Consultado el 3 de octubre de 2007 .
- ^ Personal de apoyo interinstitucional de OPSEC (IOSS) (mayo de 1996). "Manual de amenazas de inteligencia de seguridad de operaciones: sección 2, actividades y disciplinas de recopilación de inteligencia" . Sección IOSS 2 . Consultado el 3 de octubre de 2007 .
- ^ Centro de Estudios e Investigaciones MASINT. "Centro de Estudios e Investigaciones MASINT" . Instituto de Tecnología de la Fuerza Aérea. CMSR. Archivado desde el original el 7 de julio de 2007 . Consultado el 3 de octubre de 2007 .
- ^ Despacho del Asistente del Secretario de Defensa para Programas de Defensa Nuclear, Química y Biológica (22 de febrero de 2005). "Procedimientos de respuesta a accidentes con armas nucleares (NARP)" . DoD3150.8-M . Consultado el 3 de octubre de 2007 .
- ^ "Uso de antineutrinos para monitorear reactores nucleares" . physicsworld.com . 12 de agosto de 2014 . Consultado el 1 de octubre de 2016 .
- ^ Uso de antineutrinos para monitorear reactores nucleares
- ^ Los detectores de antineutrinos podrían ser clave para monitorear el programa nuclear de Irán. Nuevos tipos de detectores de antineutrinos compactos podrían ser la próxima salvaguarda nuclear, el espectro IEEE
- ^ No proliferación y salvaguardias de CANDU: "Una buena historia rara vez contada", pág. 14
- ^ Detección de antineutrinos para la no proliferación
- ^ Council on Ionizing Radiation Measurements and Standards (diciembre de 2004). "Cuarto informe sobre las necesidades de medidas y estándares de radiación ionizante" (PDF) . CIRMS-4. Archivado desde el original (PDF) el 24 de junio de 2007 . Consultado el 17 de octubre de 2007 .