ES2710181T3 - Dispositivo y procedimiento de control continuo de personas, de vehículos, de contenedores o de paquetes - Google Patents
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Abstract
Dispositivo (10) de control radiológico y nuclear continuo de un flujo de personas, de vehículos, de contenedores o de paquetes para prevenir los riesgos asociados a los transportes ilegales de materiales radiactivos y nucleares y para detectar e identificar en tiempo real, sin punto de desaceleración obligatorio, una fuente de radiación gamma en movimiento presente en una persona o en un vehículo, un contenedor o un paquete, que comprende: - al menos un detector de radiación (11) que comprende al menos un cristal de yoduro de sodio seleccionado por su gran volumen de detección, siendo dicho al menos un detector de radiación adecuado para emitir una señal proporcional a la radiación gamma detectada, - al menos un espectrómetro (12) acoplado a este al menos un detector de radiación y adecuado para muestrear y dar forma a la señal proporcional emitida y para generar un espectro bruto a partir de ella, - una unidad de adquisición y de procesamiento (13) acoplada a este al menos un espectrómetro y que comprende un procesador adecuado para analizar este espectro bruto resultante de este al menos espectrómetro, automáticamente y en tiempo real, y que comprende una unidad de almacenamiento de información en donde se registran las siguientes instrucciones ejecutables por el procesador: - instrucciones (22) para suavizar el espectro bruto para obtener un espectro filtrado, - instrucciones (23) para calcular un espectro de referencia que represente las contribuciones del fondo radiológico continuo y de los radionúclidos ambientales que representan la radioactividad ambiental del sitio, en donde un punto de medición, para el que se ha detectado al menos un pico de absorción total, validado e identificado como resultante de la emisión de un radionúclido, no se tiene en cuenta en el cálculo de un espectro de referencia, - instrucciones (24) para restar este espectro de referencia del espectro filtrado y primera validación de la detección de picos de absorción total en el espectro filtrado, - instrucciones (27) para estimar y restar el fondo bajo los picos de absorción total validados del espectro bruto, cálculo de las características de estos picos de absorción total y segunda validación de la detección de los picos de absorción total, - instrucciones para comparar las energías de los picos de absorción total detectados y validados con las energías dadas en una tabla de radionúclidos para identificar los radionúclidos de la fuente de radiación gamma, - instrucciones de categorización para los radionúclidos identificados para determinar si la fuente detectada puede constituir una amenaza, e - instrucciones para desencadenar automáticamente una alarma en tiempo real, excluyendo las falsas alarmas debidas a unas fuentes radiactivas naturales o utilizadas en diagnóstico o atención médica, - instrucciones para desencadenar automáticamente un sistema de toma de imágenes para identificar al portador de la fuente que desencadenó la alarma, - instrucciones de visualización de los resultados, que comprende el espectro bruto de la fuente de radiación gamma, para su examen por un operario.
Description
DESCRIPCION
Dispositivo y procedimiento de control continuo de personas, de vehlcuios, de contenedores o de paquetes
Campo tecnico
La presente invention se refiere a un dispositivo y un procedimiento de control continuo de personas, de vehlcuios, contenedores (containers) o paquetes que comprenden un dispositivo para detectar e identificar en tiempo real una fuente de radiation gamma en movimiento.
El campo de la invencion es el de la prevention de los riesgos asociados con los transportes ilegales de materiales radiactivos y nucleares y, mas particularmente, el de la supervision continua sin ningun punto de desaceleracion obligatoria de personas, de vehlculos, de contenedores o de paquetes.
Estado de la tecnica anterior
Cerca de 300.000 paquetes autorizados de material radioactivo (por ejemplo, fuentes usadas en la industria o productos radiofarmaceuticos), sin mencionar el transporte de materiales que contienen altas concentraciones de radionuclidos naturales que circulan en Francia cada ano, por via terrestre, marltima o aerea. En este flujo, se busca detectar, con la ayuda de un sistema de supervision radiologica de los movimientos con vision criminal.
La supervision radiologica de mercanclas e individuos a escala de un territorio requiere el uso de sistemas apropiados de detection de radiactividad con el fin de no perturbar el trafico normal o molestar innecesariamente a la poblacion. En particular, tales sistemas deben controlar continuamente el flujo de personas y de mercanclas sin limitar su movimiento. Por lo tanto, estos sistemas de deteccion deben poder detectar una fuente en movimiento cuya velocidad puede alcanzar los 100 km/h a distancias de varios metros.
Con el fin de diferenciar las fuentes radiactivas transportadas ilegalmente de numerosas otras fuentes que transitan legalmente el territorio o nuestras fronteras, es tan importante detectar una fuente radiactiva como identificar su naturaleza. La identification de tal fuente debe hacerse rapidamente, en tiempo real y con la menor tasa de falsas alarmas posibles. Es, por lo tanto, necesario, para limitar el numero de transportes de material a inspeccionar, recurrir a un sistema que permita la deteccion y la identificacion inmediata de los radionuclidos detectados.
En el ambito de la deteccion y de la identificacion de fuentes radiactivas en movimiento, se conocen de este modo varios dispositivos.
Un primer dispositivo de la tecnica conocido, descrito en el documento referenciado [1] al final de la description, que es un detector modular y transportable que permite detectar e identificar una o varias fuentes radiactivas que se desplazan rapidamente, comprende al menos un detector de radiactividad que funciona a temperatura ambiente, un espectrometro digital que permite el muestreo de la senal por perlodos inferiores a 150 ms y una unidad de adquisicion y de procesamiento. La deteccion e identificacion de anomallas radiactivas se llevan a cabo sucesivamente mediante dos algoritmos. En primer lugar, un algoritmo basado en el metodo SPRT ("Sequential Probability Ratio Test") permite determinar si las variaciones en el recuento se deben a fluctuaciones estadlsticas del fondo radiologico o a una anomalla radiactiva. Una vez aislado el espectro representativo de una anomalla radiactiva, un segundo algoritmo permite la identificacion de la fuente en el origen de la anomalla.
Un segundo dispositivo de la tecnica conocida, descrito en el documento referenciado [2], que es un detector fijo para detectar e identificar una o varias fuentes radiactivas que se desplazan rapidamente, comprende al menos un detector de radiactividad que funciona a temperatura ambiente, un espectrometro digital que permite el muestreo de la senal por perlodos al menos iguales a 125 ms y una unidad de adquisicion y de procesamiento. La deteccion de una anomalla radiactiva se realiza principalmente mediante la correlation entre varios espectros que contienen la information del paso de una fuente radiactiva, de donde un tiempo de recuento es necesariamente corto. Una vez aislada la anomalla, la identificacion del radionuclido se realiza por correspondencia entre la energla de la anomalla detectada y la energla de emision del radionuclido contenido en una biblioteca.
Ademas, un algoritmo para detectar e identificar anomallas gamma en un espectro de la tecnica conocida, descrito en el documento referenciado [3], que es un algoritmo para la deteccion e identificacion de radionuclidos mediante el analisis del perfil espectral de la tecnica conocida desarrollada para el analisis de mediciones de rayos gamma en el aire registradas desde el detector de yoduro de sodio (Nal), depende de la ubicacion de los picos de absorcion total en todo el rango de energla de 0 a 3 MeV. Este algoritmo permite, a pesar de una estadlstica de recuento baja debido a tiempos de conteo cortos (de 0,5 a 5 s), detectar e identificar anomallas gamma en un solo espectro, sin necesidad de conocer previamente los radionuclidos presentes. Finalmente, el documento referenciado [4] describe un procedimiento de analisis de espectros gamma. Este documento describe, en particular, que es ventajoso, en primer lugar, retirar la influencia del fondo radiologico (llamado "zero-background"), y segundo lugar, de la influencia de otros tipos de interacciones, tales como la difusion Compton o la production de pares.
El objetivo de la invencion es, con respecto a estos dispositivos de la tecnica anterior, mejorar la deteccion de fuentes radiactivas en movimiento y su identificacion en tiempo real.
Exposicion de la invencion
La invencion se refiere a un dispositivo de control tal como se define en la reivindicacion 1, continuamente de personas, de vehlculos, contenedores o paquetes que comprenden un dispositivo para detectar e identificar en tiempo real una fuente de radiacion gamma, en movimiento, que comprende:
- al menos un detector de radiacion que emite una senal proporcional a la radiacion gamma,
- al menos un espectrometro que permite el muestreo y dar forma a esta senal,
- una unidad de adquisicion y de procesamiento que permite procesar automaticamente los datos procedentes del espectrometro,
- una estacion de control remota,
caracterizada por que dicha unidad de adquisicion y de procesamiento comprende medios de analisis del espectro que constan sucesivamente:
de medios de suavizado de este espectro,
de medios de calculo de un espectro de referencia
de medios de resta de este espectro de referencia,
de medios de busqueda de los picos de absorcion total,
de primeros medios de validacion de la deteccion de picos,
de medios de estimation el fondo bajo los picos validados del espectro,
de medios para calcular las caracterlsticas de los picos,
de segundos medios de validacion de la deteccion de picos,
de medios de identificacion de los radionuclidos de la fuente radiactiva,
de medios de visualization de los resultados.
En una variante realization, al menos una pantalla de plomo o de cobre se agrega a una de las caras de al menos un detector. El al menos un espectrometro puede ser un espectrometro analogico que permite un muestreo de la senal al menos cada segundo. Esto tambien puede ser un espectrometro digital que permite un muestreo de la senal al menos cada 0,5 segundos.
Segun la invencion, el detector comprende al menos un cristal de yoduro de sodio. Cuando comprende varios cristales, el dispositivo de la invencion comprende un espectrometro para cada cristal, y medios para sumar las senales resultantes antes de que se envlen hacia la unidad de adquisicion y de procesamiento. Cada cristal dispone de un espectrometro para dar forma a las senales directamente a la salida de este. Si esta en una baliza, varios cristales estan presentes, las senales procedentes de cada espectrometro se sincronizan y luego se suman antes del procesamiento por parte del algoritmo. El aumento del numero de cristales permite aumentar la sensibilidad del dispositivo aumentando su superficie.
El dispositivo de la invencion puede constar de, ademas:
- un sistema de toma de imagenes,
- un sistema de posicionamiento GPS,
- un sistema de transmision remota de datos a una estacion de control remoto,
- un detector de neutrones.
En una variante realizacion, varios dispositivos segun la invencion tambien pueden estar interconectados o conectados a la misma estacion de control remoto, formando as! una red. Esto permite correlacionar los datos provenientes de varios dispositivos y deducir information adicional sobre el desplazamiento de un proveedor de fuente o sobre la ubicacion precisa de esta fuente, por ejemplo.
La invencion tambien se refiere a un procedimiento de control, segun la reivindicacion 10, continuamente de personas, de vehlculos, contenedores o paquetes que comprenden una deteccion y una identificacion en tiempo real una fuente de radiacion gamma, en movimiento que comprende las siguientes etapas:
- registro del espectro de radiacion emitido por esta fuente,
- analisis del espectro de la senal detectada,
caracterizado por que esta etapa de analisis comprende las siguientes fases:
• suavizando de este espectro,
• calculo de un espectro de referencia,
• resta de este espectro de referencia,
busqueda de los picos de absorcion total,
primera validacion de deteccion de picos,
estimacion de fondo bajo los picos validados del espectro,
calculo de las caracterlsticas de los picos,
segunda validacion de la deteccion de picos,
identification de los radionuclidos de la fuente radiactiva,
visualization de los resultados, clasificando una fuente detectada como no siendo una amenaza, como pudiendo ser una amenaza y como siendo una amenaza.
Ventajosamente, la fase de suavizado comprende un ajuste por el metodo de mlnimos cuadrados de un polinomio de grado 4 en los datos brutos. El espectro de referencia es un espectro promedio calculado sobre un numero parametrizable de N mediciones (N entero positivo superior a 1). El espectro de referencia se recalcula a partir de las ultimas N mediciones. El calculo del espectro de referencia no tiene en cuenta un punto de medicion para el que se ha detectado al menos un pico, validado e identificado como resultante de la emision de un radionuclido. La fase de busqueda de picos comprende el estudio sucesivo de la primera y segunda derivadas del espectro, siendo un pico detectado cada vez que la primera derivada toma valores positivos o que la segunda derivada toma valores negativos. En la primera validacion de la deteccion de los picos, un pico se valida cuando la primera y la segunda derivadas exceden un umbral respectivo. En la segunda validacion de la deteccion de los picos, se valida un pico, si el area calculada de este pico es superior al umbral de decision asociado y si la resolution de este pico es superior a la mitad de la resolucion teorica. En la fase de identificacion de los radionuclidos de la fuente, las energlas de los picos de absorcion total detectados y validados se comparan con las energlas dadas por una tabla de radioelementos definida por el usuario.
La invention se refiere a un dispositivo y a un procedimiento en tiempo real (a una velocidad de un segundo) para detectar e identificar fuentes radiactivas presentes en un portador (personas, vehlculo, paquetes, contenedor) en movimiento y no una adquisicion, luego, un analisis de los datos a posteriori que permite cartografiar una zona e identificar la presencia y la cantidad de elementos radiactivos.
La invencion reivindicada se refiere tambien un dispositivo y un procedimiento que permite emitir una alarma en tiempo real tras la identificacion de una fuente radioactiva illcita excluyendo las falsas alarmas debidas a unas fuentes radiactivas naturales o utilizadas en diagnostico o atencion medica.
En la invencion, se usa una estacion remota para validar la alarma y permitir que un operario identifique en tiempo real el portador (directamente o en imagenes del video desencadenado por la alarma). Para ello, los datos relevantes (espectro, resultado de la identificacion, nivel maximo de energla, imagenes tomadas durante la emision de la alarma) y la alarma se envlan en tiempo real a la estacion de control remoto.
En la invencion, las alertas transmitidas son parametrables en funcion del nivel de riesgo.
Desde el punto de vista del tratamiento necesario para esta deteccion e identificacion en tiempo real, la originalidad de la invencion se basa en un metodo de busqueda de picos de forma gaussiana en un perfil espectral para duraciones de adquisicion del orden de un segundo.
La consideration del ruido de fondo es original en el sentido de que, en la invencion, se realiza de forma deslizante con el tiempo tener en cuenta las posibles variaciones temporales de este ruido de fondo. El calculo del espectro de referencia tambien excluye cualquier espectro en donde se haya detectado una anomalla radiologica. El espectro de referencia es, por lo tanto, representativo del ruido de fondo local del sitio en un momento dado.
Con respecto a los dispositivos del estado de la tecnica analizados anteriormente y descritos en los documentos a los que se hace referencia [1], [2], [3], [4], el procedimiento de la invencion presenta las siguientes ventajas.
Los documentos a los que se hace referencia [1] y [2] se refieren a metodos de analisis de una senal en tiempo real. Sin embargo, los algoritmos de deteccion de radionuclidos propuestos se basan en metodos estadlsticos. El procedimiento para detectar radionuclidos propuesto en el ambito de la invencion se basa en, en cuanto a el, un procedimiento de analisis de perfil espectral, lo que tiene la ventaja de poder funcionar sin hipotesis sobre el numero y la naturaleza de los radioelementos a detectar. Ademas, este tipo de procesamiento permite una mejor estimacion de la energla de un pico de absorcion total y, por lo tanto, facilita su identificacion.
El documento referenciado [3] se refiere a un procedimiento de procesamiento de la senal basado en el analisis del perfil espectral. Este algoritmo permite la deteccion de cantidades muy pequenas de radionuclidos, pero se ha desarrollado especificamente en el ambito de la supervision radiologica en el aire y funciona sin information sobre el fondo radiologico ambiental. El documento al que se hace referencia [4] se refiere a un procedimiento de tratamiento cercano al ella. El procedimiento de deteccion de radionuclidos propuesto en el ambito de la invencion tiene en cuenta los antecedentes radiologicos ambientales y su evolution a lo largo del tiempo, lo que hace posible mejorar su rendimiento de deteccion.
Breve descripcion de los dibujos
La figura 1 ilustra el dispositivo de la invencion.
La figura 2 ilustra las diferentes etapas del procedimiento de la invencion.
La figura 3 ilustra el suavizado de un espectro bruto por un filtro digital.
La figura 4 ilustra la busqueda de los picos de absorcion totales al estudiar la primera y la segunda derivadas del espectro despues del filtrado.
La figura 5 ilustra la estimacion del fondo radiologico bajo los espectros no suavizados.
La figura 6 ilustra la visualizacion de los resultados.
Descripcion detallada de modos de realizacion particulares
Como se ilustra en la figura 1, el dispositivo de la invencion 10, para cubrir las necesidades relacionadas con la deteccion y la identificacion de fuentes de radiacion, gamma, en movimiento comprende:
- al menos un detector 11,
- al menos un espectrometro 12 analogico o digital,
- una unidad de adquisicion y de procesamiento 13,
- una base de control 14.
La originalidad de la invencion radica principalmente en un procedimiento de analisis de los espectros especlfico que funciona en la unidad de adquisicion y de procesamiento y que permite la deteccion e identificacion en tiempo real de los radionuclidos de la fuente radiactiva.
1. El al menos un detector 11
El al menos un detector 11 comprende, por ejemplo, uno o varios cristales de yoduro de sodio (Nal) seleccionados por su gran volumen de deteccion (tamano unitario 10,16 cm * 10,16 cm * 40,64 cm). Este volumen de deteccion proporciona una eficacia de deteccion importante, necesaria para mediciones realizadas en periodos muy cortos. Ademas, tales cristales permiten obtener una informacion espectroscopica de una senal radiactiva que le permite su identificacion.
Tambien se puede agregar una pantalla en una o varias caras del detector, para permitir reducir el fondo radiologico y as! mejorar la deteccion en una direccion dada. Esta pantalla puede estar compuesta por una lamina de plomo de 1 a 2 mm de espesor y una lamina de cobre de 0,5 mm de espesor.
2. El al menos un espectrometro 12
La senal detectada se recupera en la salida del detector 11 por un espectrometro analogico o digital 12. Esto permite un muestreo de la senal, al menos cada segundo para un espectrometro analogico y cada 0,5 segundos o mas para un espectrometro digital.
Si se usan varios cristales de Nal para la deteccion, se utiliza un espectrometro para cada cristal y las senales resultantes se suman antes de enviarse hacia la unidad de adquisicion y de procesamiento 13.
Este espectrometro 12 permite muestrear la senal proveniente de un detector Nal; siendo el perlodo de muestreo superior a 0,5 s.
3. La unidad de adquisicion y de procesamiento 13
La senal muestreada se transmite a la unidad de adquisicion y de procesamiento 13 compuesta por diferentes interfaces de entrada y de salida, un procesador, y una unidad de almacenamiento de datos e impulsado por un sistema de explotacion. La unidad de adquisicion y de procesamiento 13 realiza las diversas etapas del procedimiento de la invencion permitiendo el analisis de los datos.
La unidad de adquisicion y de procesamiento 13 permite la adquisicion de la senal, el funcionamiento de los algoritmos de deteccion y de identificacion y, posiblemente, la transferencia de la informacion relacionada con una deteccion de anomallas a una estacion de control remoto remota 14. La unidad de adquisicion y de procesamiento 13 esta compuesta por un procesador, por una unidad de almacenamiento de datos, como, por ejemplo, un disco duro.
En un ejemplo de realizacion del dispositivo para detectar e identificar fuentes gamma en movimiento, utiliza componentes electronicos disponibles comercialmente y un algoritmo de deteccion e identificacion de anomallas radiactivas desarrollado especlficamente para la aplicacion.
Los espectros gamma registrados por la unidad de adquisicion y de procesamiento 13 estan constituidos por la suma
de un fondo radiologico continuo y uno o varios picos de absorcion total que son las contribuciones espectrales caracterlsticas de los elementos radioelectricos en presencia. La difusion de la radiacion, el ruido de fondo gamma de la instrumentacion, as! como los rayos cosmicos, son las principales contribuciones al fondo radiologico continuo. La deteccion y la identificacion de los radioelementos se llevan a cabo desde su(s) pico(s) de absorcion total presentes en un espectro. El procesamiento de mediciones hace posible aislar estos picos de absorcion total del fondo radiologico mediante un metodo de analisis del perfil espectral y luego identificar el emisor.
Para ello, el procedimiento de la invencion resuelve varias dificultades:
• El tiempo de adquisicion, necesariamente corto para obtener una buena sensibilidad a las fuentes que se desplazan rapidamente, conlleva importantes fluctuaciones estadlsticas en el espectro gamma. La amplitud de estas fluctuaciones puede ser superior a la amplitud de los picos de absorcion total.
• La resolution del detector de tipo Nal es del orden de aproximadamente 8 % a 662 keV. Ayuda a reducir el pico al fondo radiologico en cada canal y hace que sea mas diflcil detectar y localizar picos.
• Los radioelementos (40K, 238U y 232Th y sus descendientes) presentes, naturalmente, en todo el mundo generan picos y un fondo radiologico que puede interferir con la deteccion y localization de picos de interes. El procedimiento de la invencion permite la deteccion y la identificacion de fuentes radiactivas en movimiento se describe en detalle a continuation. La busqueda de los picos de absorcion total se efectua de forma independiente para cada espectro. El algoritmo de procesamiento se basa en un procedimiento de analisis del perfil espectral para aislar una o mas anomallas radiactivas en un espectro.
Como se ilustra en la figura 2, el procedimiento de la invencion despues de una etapa de deteccion de la senal 20, comprende una etapa para analizar el espectro de esta senal 21 que consta de las siguientes fases:
1. Alisado del espectro bruto 22:
Debido a las fuertes fluctuaciones estadlsticas del espectro bruto y la pequena amplitud de los picos de absorcion total en relation con el fondo radiologico, es necesario una etapa de suavizado del espectro bruto. La fase de suavizado descansa en el ajuste por el metodo de mlnimos cuadrados de un polinomio de grado 4 en los datos brutos. El numero de puntos, en el que se ajusta el polinomio, varla en funcion de la energla. Esta fase de suavizado permite eliminar las fluctuaciones no significativas del espectro bruto antes de otros procesamientos.
La figura 3 ilustra esta fase de suavizado de un espectro bruto 40 mediante un filtro digital para obtener un espectro filtrado 41.
2. Calculo de un espectro de referencia 23:
Con el fin de tener en cuenta la radiactividad natural del sitio, un espectro de referencia que represente las contribuciones del fondo radiologico continuo y de los radionuclidos ambientales se evalua. Este espectro de referencia es el espectro promedio calculado sobre un numero parametrizable de N mediciones. Para tener en cuenta las posibles variaciones de la radiactividad ambiental, se recalcula el espectro de referencia, a partir de las ultimas N mediciones.
El espectro de referencia calculado, que debe representar la radiactividad ambiental del sitio, por lo tanto, no debe incluir mediciones realizadas en presencia de anomallas. El procedimiento de la invencion permite no tener en cuenta en el calculo del espectro de referencia un punto de medicion para el cual se han detectado uno o varios picos, validados e identificados como resultado de la emision de uno de los radionuclidos deseados.
3. Resta de este espectro de referencia 24:
El espectro de referencia mas reciente se resta de los espectros suavizados.
4. Busqueda de los picos 25:
La busqueda de los picos de absorcion total se realiza estudiando la primera y segunda derivadas del espectro. Las dos derivadas se calculan sucesivamente en cada espectro. Un pico se detecta cada vez que la primera derivada toma valores positivos o que la segunda derivada toma valores negativos.
Las curvas de la figura 4 ilustran esta fase de busqueda de los picos de absorcion totales al estudiar la primera y la segunda derivadas del espectro despues del filtrado. En esta figura 4 se representan asl:
- el espectro bruto 50,
- el espectro filtrado 51,
- la primera derivada 52,
- la segunda derivada 53.
5. Primera validacion de deteccion de picos 26
Una fase de primera validacion de deteccion de picos se agrega con el fin de rechazar las fluctuaciones no significativas. Para este proposito, se determina experimentalmente un umbral de sensibilidad para cada derivado, lo que hace posible evaluar la importancia del pico considerado. Un pico se valida cuando las dos derivadas exceden un umbral respectivo.
6. Estimacion del fondo radiologico bajo los espectros no suavizados 27:
Las caracterlsticas de los picos de absorcion totales validados durante la fase anterior se calculan a partir de los espectros brutos. Una vez que las regiones espectrales tienen uno o varios picos localizados, el fondo radiologico bajo el pico o los picos se estima y luego se resta.
Las curvas en la figura 5 ilustran esta fase de estimacion del fondo radiologico bajo los espectros no suavizados. En esta figura 5 se representan asl:
- el espectro bruto 60,
- el fondo continuo ajustado 61,
- los picos de absorcion 62.
7. Calculo de las caracterlsticas de los picos 28:
Suponiendo que los picos de absorcion estan correctamente modelados por un perfil gaussiano, el area de los picos, se puede calcular su resolucion y el umbral de decision asociado.
8. Segunda validacion de la deteccion de picos 29:
Se realiza una segunda validacion de la deteccion de picos. Si el area calculada de un pico es superior a un umbral de decision asociado y si la resolucion de este pico es superior a la mitad de la resolucion teorica, entonces se valida la deteccion de este pico. Solo se conservan los picos validados.
Cuando uno o mas picos han sido detectados y validados en un espectro, este espectro no se tiene en cuenta en el calculo del espectro de referencia (enlace 30).
9. Identificacion de los radionuclidos detectados 31:
Las energlas de los picos de absorcion totales detectados y validados durante las fases anteriores se comparan con las energlas proporcionadas por una tabla de radioelementos definida por el usuario, permitiendo asl la identificacion automatica de los radionuclidos detectados.
Los radionuclidos a identificar se dividen en cuatro categorlas: natural, medica, industrial y nuclear. Segun la categorla, es posible determinar si el (los) radionuclido(s) detectado(s) representa una amenaza potencial y si es necesario desencadenar una alarma.
10. Visualizacion de los resultados 32:
El procedimiento de la invencion hace posible clasificar cada evento en una de las tres categorlas al permitir evaluar la peligrosidad de la fuente detectada:
a. La fuente detectada no es una amenaza.
b. La fuente detectada puede ser una amenaza.
c. La fuente detectada es una amenaza.
La figura 6 ilustra esta fase de visualizacion de los resultados. El resultado de este analisis se puede ver simplemente en la estacion fija remota: se puede asociar un color a cada categorla de evento: el rojo (zona 70) indica que la fuente detectada es una amenaza, el naranja indica una posible amenaza, mientras que el verde (zona 71) indica que no hay deteccion o que la fuente detectada no es peligrosa.
Si el resultado obtenido por este procedimiento de procesamiento de datos es la deteccion de un transporte ilegal de material radioactivo, las alarmas pueden ser desencadenadas, en particular, una indicacion visual en una pantalla o la transmision de los resultados hacia una estacion fija remota o el desencadenamiento del registro de tomas de imagenes.
Variantes de realizacion del dispositivo de la invencion
Muchas variantes del dispositivo de la invencion son posibles sin apartarse del alcance de la invencion.
En una variante realizacion, varios dispositivos segun la invencion pueden estar interconectados o conectados a una misma estacion de control local o remota, formando as! una red de al menos dos estaciones. La puesta en red de varios dispositivos segun la invencion permite, entonces, correlacionar los datos provenientes de los dispositivos y deducir informacion adicional sobre la posicion o la velocidad de la fuente radiactiva en movimiento.
Por ejemplo, la correlacion de las senales provenientes de dos dispositivos ubicados en el mismo lado con respecto a la fuente en movimiento (a lo largo de una carretera, por ejemplo) permite obtener, entre otro, informacion sobre el sentido de desplazamiento de la fuente.
Otra variante de realizacion utiliza dos dispositivos ubicados a cada lado de la fuente en movimiento (por ejemplo, supervision de vehlculos en las fronteras). Esta configuracion permite obtener, entre otro, informacion sobre la actividad de la fuente y la distancia relativa a cada punto del dispositivo de medicion.
El uso de tres o mas dispositivos permite la supervision de una zona completa (como un estacionamiento o una estacion o sala de prefecturas). La correlacion de las senales provenientes de los dispositivos hace posible agregar a la estimacion de la actividad de una fuente, una ubicacion de esta fuente.
El dispositivo de la invencion puede comprender, ademas, un sistema de toma de imagenes, como, por ejemplo, una camara. En un primer momento, este sistema de toma de imagenes puede transmitir informacion al dispositivo, como la distancia y la velocidad de transito de un objeto radioactivo, lo que permite refinar el diagnostico sobre la peligrosidad de la fuente. En un segundo tiempo, el desencadenamiento de este sistema puede estar condicionado por la deteccion y la identificacion de una fuente que se considera potencialmente peligrosa. Las tomas de imagenes as! obtenidos facilitan la identificacion visual del peligro.
De manera similar, el dispositivo de la invencion puede comprender un sistema de posicionamiento tal como un sistema GPS ("Global Positioning System"), que permite fechar en absoluto a milisegundos y ubicar el medidor al dispositivo mas cercano dentro de una red de dispositivos. Esta informacion de fecha y ubicacion puede transmitirse a una estacion fija local o remota al mismo tiempo que los datos radiologicos, lo que permite identificar inequlvocamente los espectros y las alertas por su fecha y la ubicacion del dispositivo.
Un sistema remoto de transmision de datos (GPRS, Wifi...) se puede anadir al dispositivo de la invencion. Existe as! un detector que puede funcionar de forma autonoma: el dispositivo de la invencion puede entonces funcionar continuamente y transmitir sus resultados, independientemente de su ubicacion, a una estacion de control fija remota.
Varios dispositivos segun la invencion tambien pueden conectarse a la misma estacion de control fija remota, formando as! una red. Esto permite correlacionar los datos provenientes de varios dispositivos y deducir informacion adicional sobre el desplazamiento de un proveedor de fuente o sobre la ubicacion precisa de esta fuente, por ejemplo.
El dispositivo de la invencion puede comprender, ademas del detector de radiacion gamma, un detector de neutrones. En efecto, ciertos materiales nucleares emiten principalmente neutrones, combinado o no con una emision de radiacion gamma. Las mediciones obtenidas al combinar los dos detectores permiten supervisar un mayor numero de radionuclidos.
REFERENCIASS
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[3] "Extraction of full absorption peaks in airborne gamma-spectrometry by filtering techniques coupled with a study of the derivatives. Comparison with the window method" de L. Guillot (Journal of Environmental Radioactivity, 53, 2001).
[4] "Analysis of natural gamma-ray spectra obtained from sediment cores with the shipboard scintillation detector of the Ocean Drilling Program: example from Leg 156" de P. Blum et al. (Proceedings of the Ocean Drilling Program, Scientific Results, 156, 1997).
Claims (17)
1. Dispositivo (10) de control radiologico y nuclear continuo de un flujo de personas, de vehlculos, de contenedores o de paquetes para prevenir los riesgos asociados a los transportes ilegales de materiales radiactivos y nucleares y para detectar e identificar en tiempo real, sin punto de desaceleracion obligatorio, una fuente de radiacion gamma en movimiento presente en una persona o en un vehlculo, un contenedor o un paquete, que comprende:
- al menos un detector de radiacion (11) que comprende al menos un cristal de yoduro de sodio seleccionado por su gran volumen de deteccion, siendo dicho al menos un detector de radiacion adecuado para emitir una senal proporcional a la radiacion gamma detectada,
- al menos un espectrometro (12) acoplado a este al menos un detector de radiacion y adecuado para muestrear y dar forma a la senal proporcional emitida y para generar un espectro bruto a partir de ella,
- una unidad de adquisicion y de procesamiento (13) acoplada a este al menos un espectrometro y que comprende un procesador adecuado para analizar este espectro bruto resultante de este al menos espectrometro, automaticamente y en tiempo real, y que comprende una unidad de almacenamiento de informacion en donde se registran las siguientes instrucciones ejecutables por el procesador:
• instrucciones (22) para suavizar el espectro bruto para obtener un espectro filtrado,
• instrucciones (23) para calcular un espectro de referencia que represente las contribuciones del fondo radiologico continuo y de los radionuclidos ambientales que representan la radioactividad ambiental del sitio, en donde un punto de medicion, para el que se ha detectado al menos un pico de absorcion total, validado e identificado como resultante de la emision de un radionuclido, no se tiene en cuenta en el calculo de un espectro de referencia,
• instrucciones (24) para restar este espectro de referencia del espectro filtrado y primera validacion de la deteccion de picos de absorcion total en el espectro filtrado,
• instrucciones (27) para estimar y restar el fondo bajo los picos de absorcion total validados del espectro bruto, calculo de las caracterlsticas de estos picos de absorcion total y segunda validacion de la deteccion de los picos de absorcion total,
• instrucciones para comparar las energlas de los picos de absorcion total detectados y validados con las energlas dadas en una tabla de radionuclidos para identificar los radionuclidos de la fuente de radiacion gamma,
• instrucciones de categorizacion para los radionuclidos identificados para determinar si la fuente detectada puede constituir una amenaza, e
• instrucciones para desencadenar automaticamente una alarma en tiempo real, excluyendo las falsas alarmas debidas a unas fuentes radiactivas naturales o utilizadas en diagnostico o atencion medica,
• instrucciones para desencadenar automaticamente un sistema de toma de imagenes para identificar al portador de la fuente que desencadeno la alarma,
• instrucciones de visualizacion de los resultados, que comprende el espectro bruto de la fuente de radiacion gamma, para su examen por un operario.
2. Dispositivo segun la reivindicacion 1, que comprende, ademas, un sistema de toma de imagenes acoplado al sistema de la unidad de adquisicion y de procesamiento.
3. Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, ademas, un enlace para transmitir los resultados de analisis de la unidad de adquisicion y de procesamiento hacia una estacion de control remota (14).
4. Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, ademas, al menos una pantalla de plomo o de cobre agregada a una de las caras de al menos un detector.
5. Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el al menos un espectrometro es un espectrometro analogico que permite un muestreo de la senal al menos cada segundo.
6. Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el al menos un espectrometro es un espectrometro digital que permite un muestreo de la senal al menos cada 0,5 segundos.
7. Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende varios espectrometros, cada uno asociado a un cristal, y medios para sumar las senales resultantes antes de que se envlen hacia la unidad de adquisicion y de procesamiento.
8. Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un sistema de posicionamiento GPS.
9. Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, ademas, un detector de neutrones, acoplado a la unidad de adquisicion y de procesamiento, para detectar fuentes emisoras de radiaciones de neutrones.
10. Procedimiento de control radiologico y nuclear continuo de un flujo de personas, de vehlculos, de contenedores o de paquetes, para prevenir los riesgos asociados a los transportes ilegales de materiales radiactivos y nucleares y para detectar e identificar en tiempo real, sin punto de desaceleracion obligatorio, una fuente de radiacion gamma en movimiento presente en una persona, un vehlculo, un contenedor o un paquete, caracterizado por que comprende las siguientes etapas:
- recuperacion (20) de una senal proporcional a una radiacion emitida por una fuente de radiacion gamma usando al menos un detector de radiacion (11) que comprende al menos un cristal de yoduro de sodio seleccionado por su gran volumen de deteccion, muestreo de esta senal y generation de un espectro bruto, - analisis automatico en tiempo real del espectro bruto, constando esta etapa de analisis de las siguientes fases ejecutables por un procesador:
• suavizado (22) del espectro bruto para obtener un espectro filtrado,
• calculo (23) de un espectro de referencia, que representa la contribution del fondo radiologico continuo y de los radionuclidos ambientales que representan la radioactividad ambiental del sitio, en donde un punto de medicion, para el que se ha detectado al menos un pico de absorcion total, validado e identificado como resultante de la emision de un radionuclido, no se tiene en cuenta en el calculo de un espectro de referencia, • resta (24) de este espectro de referencia del espectro filtrado, busqueda de los picos de absorcion total y primera validation (26) de la deteccion de los picos de absorcion total en el espectro filtrado,
• estimation (27) y resta del fondo bajo los picos de absorcion total validados del espectro bruto, calculo (28) de las caracterlsticas de los picos de absorcion total y segunda validacion (29) de la deteccion de los picos de absorcion total,
• identification (31) de los radionuclidos de la fuente de radiacion gamma en donde se comparan las energlas de los picos de absorcion total detectados y validados con las energlas dadas en una tabla de radionuclidos, • categorization de los radionuclidos identificados para determinar si la fuente de radiacion gamma puede constituir una amenaza,
• si la fuente de radiacion gamma es una amenaza:
❖ desencadenamiento automatico de una alerta en tiempo real, excluyendo las falsas alertas debidas a las fuentes radiactivas naturales o utilizadas en diagnostico o atencion medica,
❖ desencadenamiento automatico de un sistema de toma de imagenes para identificar el portador de la fuente que desencadeno la alarma,
❖ visualization de los resultados, de los cuales el espectro bruto de la fuente de radiacion gamma, proveniente de la alerta, para su examen por un operario.
11. Procedimiento segun la reivindicacion 10, en donde la fase de suavizado comprende un ajuste por el metodo de mlnimos cuadrados de un polinomio de grado 4 en los datos brutos.
12. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 11, en donde el espectro de referencia es un espectro promedio calculado sobre un numero parametrizable de N mediciones, siendo N un entero positivo superior a 1.
13. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en donde el espectro de referencia se recalcula periodicamente a partir de las ultimas N mediciones.
14. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en donde la fase de busqueda de picos de absorcion total comprende el estudio sucesivo de la primera y segunda derivadas del espectro filtrado, siendo un pico de absorcion total detectado cada vez que la primera derivada toma valores positivos o que la segunda derivada toma valores negativos.
15. Procedimiento segun la reivindicacion 14, en donde, en la primera validacion de la deteccion de los picos de absorcion total, un pico de absorcion total se valida cuando la primera y la segunda derivadas exceden un umbral respectivo.
16. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15, en donde, en la segunda validacion de la deteccion de los picos de absorcion total, un pico de absorcion total se valida si el area calculada de un pico de absorcion total es superior a un umbral de decision asociado y si la resolution de este pico de absorcion total es superior a la mitad de la resolucion teorica.
17. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 16, en donde, en la etapa de identificacion, las energlas de los picos de absorcion total detectados y validados se comparan con las energlas dadas por una tabla de radioelementos definida por el usuario.
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