MX2012012175A - Monitoreo de amenazas radioactivas/nucleares al usar detectores largos. - Google Patents

Abstract

La presente especificación describe un sistema de monitoreo para amenaza radiológica capaz de soportar condiciones ambientales severas. El sistema tiene (a) uno o más cables para la medición de una señal inducida por un material radiológico que emite radiación de ionización cuando el material radiológico viene dentro de una distancia predefinida de los cables, (b) una o más estaciones conectadas con uno o más cables para medir y registrar la señal inducida y (c) una estación central en comunicación con una o más estaciones para recolectar las mediciones registradas. El material radiológico incluye material fisible de amenaza tal como un "material nuclear especial" (SNM).

Description

MONITOREO DE AMENAZAS RADIOACTIVAS/NUCLEARES AL USAR DETECTORES LARGOS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente memoria descriptiva se refiere en general al campo de la detección de amenazas radiológicas y más específicamente a la utilización de cables detectores largos (LD) para la detección de materiales nucleares especiales (SNM) y/o radiológicos sin ¦ blindaje y/o ligeramente blindados.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los sistemas de detección convencionales de material radiológico y de material nuclear especial (SNM) suelen estar diseñados para su uso a lo largo de las vías tradicionales de carga, es decir, la carga que entra en un país, estado o ubicación a través los puntos de entrada marítimos y terrestres.

Lo que se necesita, sin embargo, es un sistema capaz de detectar la entrada de dichos materiales a través de vías terrestres, y en particular, entre los puntos fronterizos terrestres de entrada.

Es probable que los materiales radiológicos y SNM llevados a los países, a través de fronteras y otras vías tales estén ligeramente blindados o no protegidos en absoluto, lo que conduce a una firma de radiación detectable.

Por lo tanto, lo que se necesita es un sistema de detección de amenaza radiológica que puede ser implementado con una carga mínima de funcionamiento, que tiene eficacia a distancias pertinentes para el transporte a lo largo de las vías terrestres, y que sea adecuado para la implementación en entornos terrestres duros, que a menudo es típico de los pasos fronterizos, y que ' sea operativamente viable y sostenible.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN En una modalidad, la presente invención es un sistema de monitoreo de amenaza radiológica capaz de soportar condiciones ambientales severas. En una modalidad, la especificación describe un sistema de monitoreo de amenaza radiológica, que comprende al menos un cable que tiene un volumen cerrado, interior alargado para transportar una corriente de ionización que se induce dentro del al menos un cable por un material emisor de radiación ionizante radiológica de cuando el material radiológico está dentro de una distancia predefinida desde el al menos un cable y al menos un detector acoplado con el por lo menos un cable para la medición de una señal correspondiente a la corriente de ionización inducida, en el que el al menos un detector registra la señal medida.

Opcionalmente, el material radiológico es un material fisionable. El cable es una Cámara Panofsky de Ionización Larga. El sistema comprende además un segundo cable que tiene un volumen cerrado, alargado interior para transportar una corriente de ionización que se induce dentro del segundo cable por un material radiológico emisor de radiación ionizante cuando el material radiológico está dentro de una distancia predefinida desde el segundo cable. El primer cable es paralelo al segundo cable. El sistema comprende además un segundo detector acoplado al segundo cable para la medición de una señal correspondiente a la corriente de ionización inducida, en el que el segundo detector registra la señal medida. La estación de .monitoreo está en comunicación de datos con el al menos un detector y un segundo detector.

Opcionalmente, el ' sistema comprende además al menos un sensor adaptado para detectar un intento de manipular el sistema. El al menos un sensor está adaptado para detectar una ruptura del al menos un cable al enviar periódicamente una señal a través del al menos un cable, para detectar cuando la señal es reflejada por un extremo del al menos un cable; para determinar una ruptura del al menos un cable cuando la señal reflejada no se detecta; para calcular una diferencia de tiempo entre un tiempo de envío de la señal y un tiempo de recepción de la .señal reflejada, y para detectar una ruptura del al menos un cable si la señal reflejada se recibe antes de un periodo de tiempo predefinido.

Opcionalmente, el periodo de tiempo predefinido es dependiente de un tramo del al menos un cable. El al menos un sensor envía periódicamente un mensaje de estado predefinido que transmite un estado operativo de dicho sistema a una estación de monitoreo, en el que la estación de monitoreo determina que el sistema no funciona correctamente si el mensaje de estado no se recibe en un intervalo de tiempo predefinido. El al menos un cable comprende un cable coaxial lleno de gas adaptado para llevar un voltaje, en el que dicho cable coaxial comprende al menos un electrodo de señal interno rodeado concéntricamente por al menos un electrodo exterior, en el que los electrodos interior y exterior están separadas por un espaciador circundante el electrodo interior, y en el que el electrodo exterior está a un voltaje mayor en comparación con el electrodo interior.

Opcionalmente, el espaciador es un material cerámico resistente a alto voltaje. El electrodo interno comprende un material conductor. El espaciador comprende un dieléctrico ionizable por radiación a presiones en el intervalo de 1 a 20 atmósferas, antes de ser sellado. El al menos un cable comprende una sustancia centelleante y una pluralidad de detector sensible a la luz dispuestos a lo largo de un tramo del al menos un cable. La sustancia centelleante es un contador de escintilación liquido. La luz emitida por la sustancia centelleante se transmite a los detectores sensibles a la luz de longitud de onda por fibras de giro. La sustancia centelleante comprende fibras de escintilación.

En otra modalidad, la presente especificación describe un método de monitoreo para material radiológico, que comprende el posicionamiento de al menos un cable que tiene un volumen cerrado, alargado interior para transportar una corriente de ionización que se induce dentro del al menos un cable por un material radiológico que emite radiación ionizante cuando el material radiológico está dentro de una distancia predefinida desde el al menos un cable; medir una señal correspondiente a . la ionización de la corriente inducida mediante al menos un detector acoplado con el al menos un cable, y determinar, en base a dicha medida, si el material radiológico se presenta dentro de la distancia predefinida desde el al menos un cable.

Opcionalmente, el al menos un cable está situado próximo al tráfico de vehículos para escanear pasivamente el tráfico de vehículos para el material radiológico. El al menos un cable se coloca incrustándolo dentro de una sección de camino asfaltado. El al menos un cable se coloca mediante la fijación en el suelo y conectado a una pluralidad de estacas. El al menos un cable se coloca colgándolo de una pluralidad de postes.

Opcionalmente, el método comprende además la colocación de un segundo cable que tiene un volumen cerrado, interior alargado para transportar una corriente de ionización que se induce dentro del segundo cable por un material radiológico emisor de radiación ionizante cuando el material radiológico está dentro de una distancia predefinida desde el segundo cable. El primer cable se coloca paralelo al segundo cable. El método comprende además la medición de una señal correspondiente a la ionización de la corriente inducida en el segundo cable utilizando un segundo detector.

En otra modalidad, la presente especificación describe un sistema de monitoreo de una amenaza radiológica capaz de soportar condiciones ambientales severas, comprendiendo el sistema: uno o más cables detectores largos (LD) para llevar la corriente de ionización siendo inducida en el mismo por un material radiológico emisor de radiación ionizante, la radiación ionizante que induce una señal en un LD cuando el material radiológico viene dentro de una distancia predefinida del LD; una o más estaciones base conectadas con el uno o más LDs para la medición de la señal inducida, cada estación base con grabación de la señal medida, y una estación central en comunicación con la una o más estaciones de base para la recopilación de las medidas registradas.

Opcionalmente, el material radiactivo es un material de amenaza fisionable tal como un "material nuclear especial" (SNM) . El sistema se utiliza para la monitoreo de los materiales radiológicos gue son llevados dentro de una distancia predefinida de un área, que representa objetivos de amenaza. El sistema se utiliza para la exploración pasiva del tráfico vehicular. Los LD se despliegan en el sistema mediante la incorporación dentro de las secciones de un camino. Los LD se despliegan en el sistema mediante la fijación de los cables en el suelo, tal como al unirse a estacas. Los LD se despliegan en el sistema por colgado de los postes. Cada una de las estaciones de base comprende de electrónica para lectura para medir la señal inducida. La estación central está en comunicación con la una o más estaciones base a través de una red cableada. La estación central está en comunicación con la una o más estaciones base a través de una red inalámbrica. La estación central está en comunicación con la una o más estaciones base a través de una o más trayectorias de fibra óptica. Cada estación base está alimentada por una batería recargable que se recarga durante los periodos de luz por las celdas solares. La una o más estación base es alimentada por una red eléctrica.

Opcionalmente, la una o más estación base no está atendida por un operador humano, la estación base está equipada con una o más cámaras infrarrojas para el monitoreo de un área predefinida visualmente. El sistema comprende además uno o más sensores para detectar un intento de manipular el sistema. El sistema comprende además un sensor desplegado en la una o más estaciones de base para detectar una ruptura de un L'D por: enviar periódicamente una señal a través del LD; determinar si la señal se refleja en un extremo del LD; detección de una ruptura del LD si la señal reflejada no se recibe en el sensor; determinar una diferencia de tiempo entre un tiempo de envió de la señal y un tiempo de recepción de la señal reflejada, y la detección de una ruptura del LD si la señal reflejada es recibida antes de un periodo de tiempo predefinido, el periodo de tiempo predefinido que es dependiente de una longitud conocida del LD.

Opcionalmente, el sistema comprende además un sensor desplegado en cada una de una primera estación base y una segunda estación base, las estaciones base primera y segunda están conectadas a un primer y un segundo extremo de un LD, respectivamente, los sensores detectan una ruptura del LD por enviar periódicamente una señal desde la primera estación base a la segunda y con la determinación de si la señal es recibida por la segunda estación base dentro de un tiempo predefinido. La estación base envía periódicamente un mensaje de estado predefinido al transmitir un estado de salud de uno o más componentes de la estación base a la estación central, la estación central que determina un mal funcionamiento de una estación base si el mensaje de estado predefinido no se recibe en uno o más de intervalos de tiempo predefinidos.

Opcionalmente, tres líneas paralelas de LDs se utilizan para hacer el sistema triplemente redundante. Los LDs son cámaras Panofsky de ionización larga (PLICs), una PLIC que es un cable coaxial con relleno de gas suministrado con alto voltaje, que comprende al menos un electrodo de señal interno rodeado concéntricamente .por al menos un electrodo exterior de alto voltaje, los electrodos interior y exterior están separados por un espaciador que rodea al electrodo interior. El espaciador es un material cerámico resistente a alto voltaje. El electrodo interior está hecho de un material conductor. El espaciador se llena con un dieléctrico ionizable por radiación a presiones en el intervalo de 1 a 20 atmósferas, antes de ser sellado. El uno o más LDs comprenden una sustancia centelleante y uno o más detectores sensibles a la luz dispuestos a lo largo de la longitud del uno o más LDs, los elementos sensibles a la luz se alimentan a través de uno o más cables conectados a la al menos una estación base. La sustancia centelleante es un contador de escintilacion liquido. La luz emitida por la sustancia centelleante se transmite a los detectores sensibles a la luz por medio de las fibras de giro de longitud de onda. La sustancia centelleante comprende fibras de escintilacion.

Las modalidades mencionadas anteriormente y otras de la presente se describen en mayor profundidad en los dibujos y la descripción detallada proporcionada a continuación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Estas y otras características y ventajas de la presente invención se apreciarán, a medida que se entienda mejor por referencia a la siguiente descripción detallada cuando se considera en relación con las figuras adjuntas: La figura 1 muestra una modalidad del sistema de monitoreo de amenazas .radiológicas de la presente invención desplegado en un cruce de frontera; La figura 2 muestra una vista en sección transversal de un detector largo como se emplea en la presente invención, que en una modalidad es un cable coaxial de una Cámara Panofsky de ionización larga (PLIC) que se utiliza como un detector largo, y La figura 3 muestra una vista en sección transversal de un Detector Largo que comprende un material de escintilación, de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige hacia un sistema de detección de amenaza radiológica que puede ser implementado con la carga operativa mínima y es efectivo en intervalos relevantes para el transporte a lo largo de las vías terrestres. El sistema de detección de amenaza radiológica de la presente invención emplea cables de Detector Largo (LD) adecuados para el despliegue en condiciones ambientales severas, que generalmente se encuentran a lo largo de las fronteras estatales o internacionales.

En una modalidad, el sistema de detección de amenaza radiológica de la presente invención comprende uno o más cables de Detector Largo para llevar corriente de ionización que es inducida en el mismo por una material radiológico que emite radiación de ionización; una o más estaciones base conectadas con el uno o más LDs para la medición de la señal producida por el LD, cada estación base con grabación de la señal medida, y una estación central en comunicación con la una o más estaciones .de base para la recopilación de las medidas registradas.

En una modalidad, el material radiológico es un material de amenaza fisionable tal como un "material nuclear especial" (SNM) .

En una modalidad, el sistema se utiliza para la monitoreo de materiales radiológicos que cruzan las fronteras estatales o internacionales, por lo que los LDs se despliegan a lo largo de fronteras estatales o internacionales. En otra modalidad, el sistema se utiliza para la monitoreo de los materiales radiológicos que son llevados dentro de una distancia predefinida de un área que representa los objetivos de amenaza, mientras que en otra modalidad, el sistema se utiliza para la exploración pasiva del tráfico vehicular.

En una modalidad, los LDs se despliegan en el sistema mediante la incorporación de los LDs dentro de secciones de los caminos. En otra modalidad, los LDs se despliegan en el sistema mediante la fijación en el suelo, tal como mediante unión a estacas. En aún otra modalidad, los LDs se despliegan en el sistema de colgado de postes comúnmente disponibles.

En una modalidad, cada una de las estaciones de base comprende de componentes electrónicos para lectura para medir la señal producida por el LD. Además, en una modalidad, la estación central está en comunicación con la una o más estaciones base a través · de una red por cable, mientras que en otra, la estación central está en comunicación con la una o más estaciones base a través de una red inalámbrica. En aún otra modalidad, la estación central está en comunicación con la una o más estaciones base a través de una o más trayectorias de fibra óptica.

En una modalidad, cada estación base es alimentada por una batería recargable que se recarga durante los períodos de luz diurna por las celdas solares. En otra modalidad, la una o más estación base es alimentada por una red eléctrica. Además, en una modalidad, la una o más estación base no está atendida por un operador humano, y está equipada con una o más cámaras infrarrojas para el monitoreo de un área predefinida visualmente.

En una modalidad, . el sistema comprende además uno o más sensores para detectar un intento de manipular el sistema. Además, en una modalidad, el sistema comprende un sensor desplegado en la una o más estaciones de base para detectar una ruptura de un LD por: enviar periódicamente una señal a través del LD; determinar si la señal se refleja en un extremo del LD; detectar una ruptura del LD si la señal reflejada no se recibe en el sensor; determinar una diferencia de tiempo entre un tiempo de envío de la señal y un tiempo de recepción de la señal reflejada, y la detección de una ruptura del LD si la señal reflejada es recibida antes un periodo de tiempo predefinido, el periodo de tiempo predefinido que depende de una longitud conocida del LD.

En otra modalidad, el sistema comprende un sensor desplegado en cada una de una primera estación base y una segunda estación base, las estaciones base primera y segunda están conectadas a un primero y un segundo extremo de un LD, respectivamente, los sensores que detectan una ruptura del LD por enviar periódicamente una señal desde la primera estación base a la segunda y la determinación si la señal es recibida por la segunda estación base dentro de un tiempo predefinido.

En una modalidad, una estación base envía periódicamente un mensaje de estado predefinido que transmite un estado de salud de uno o más componentes' de la estación base a la estación central, la estación central que determina un mal funcionamiento de la estación base si el mensaje de estado predefinido no se recibe en uno o más de intervalos de tiempo predefinidos. En una modalidad, tres líneas paralelas de LDs se utilizan para hacer -el sistema triplemente redundante.

En una modalidad, los LDs son cámaras Panofsky de ionización larga (PLICs), un PLIC que es un cable coaxial relleno de gas suministrado con alto voltaje que comprende por lo menos una señal de electrodo interior rodeado concéntricamente por lo menos un electrodo exterior de alto voltaje. Los electrodos interior y exterior están separados por un espaciador qué rodea el electrodo interno, que aumenta un número de electrodos interior y exterior con una mejora de la sensibilidad de la PLIC. En una modalidad, el espaciador es un material cerámico resistente a alto voltaje. Además, en una modalidad, el electrodo interior está hecho de un material conductor. En otra modalidad, el espaciador se llena con un dieléctrico por radiación ionizable a presiones en el intervalo de 1 a 20 atmósferas, antes de ser sellado. Hay que señalar sin embargo, que otros intervalos de presión son posibles, y que el intervalo de 1 a 20 atmósferas se presenta como un ejemplo de modalidad. Esta modalidad se describe en detalle más adelante con respecto a la figura. 2.

En otra modalidad, los LDs comprenden un material de escintilación y fibras de longitud de onda de giro para absorber y transmitir la luz de escintilación a los detectores periódicos a lo largo de la longitud del detector. Esta forma de modalidad se describe en detalle más adelante con referencia a la figura 3.

La presente invención está dirigida hacia múltiples modalidades. La siguiente descripción se proporciona para permitir a una persona con experiencia ordinaria en la técnica poner en práctica la invención. El lenguaje utilizado en esta memoria descriptiva no debe interpretarse como una negación general de alguna modalidad especifica o utilizarse para limitar las reivindicaciones más allá del significado de los términos utilizados en el mismo. Los principios generales aquí definidos pueden aplicarse a otras modalidades y aplicaciones sin apartarse del espíritu y alcance de la invención. También, la terminología y la fraseología utilizada es para el propósito de describir formas de modalidad ejemplares y no deben ser considerados limitativos. Por lo tanto, la presente invención ha de concedérsele el alcance más amplio que abarca numerosas alternativas, modificaciones y equivalentes de conformidad con los principios y características descritas. Para fines de claridad, los detalles relacionados con material técnico que es conocido en los campos técnicos relacionados con la invención no se han descrito en detalle para no oscurecer innecesariamente la presente invención.

La figura 1 muestra sistema de monitoreo de amenaza radiológica 100 de acuerdo con una modalidad de la presente invención. El sistema 100 comprende una pluralidad de cables Detectores largos 105 (denominado en lo sucesivo ' LDs ' ) cada uno de los cuales está conectado a las estaciones base 110 en uno o ambos extremos, para la lectura de la señal inducida por la radiación. En una modalidad, se emplea un LD que se extiende hasta una milla con lectura en ambos extremos. En diversas modalidades, el intervalo de una estación base puede variar entre varios cientos de metros a varios kilómetros y el número de estaciones de base empleadas en un tramo de LD depende de las relaciones de costo a eficiencia. En una modalidad, el sistema 100 emplea redundancia, tal como mediante el uso de más de una linea de LDs 105. En una modalidad, los LDs' son cámaras Panofsky de ionización larga (PLICs), y las estaciones base 110 comprenden componentes electrónicos para lectura para detectar y medir las señales de corriente de ionización inducida debido al movimiento de iones o portadores cargados dentro de los LDs 105 como resultado de un "evento de ionización". Un "evento de ionización" comprende material de amenaza de radiológica/fisionable,. tal como material radiológico o Material Nuclear Especial (SNM) , que viene en la proximidad de los LDs 105 y con la inducción de la corriente de ionización en los LDs 105 como resultado de las radiaciones ionizantes de la materiales con amenaza radiológica. En otra modalidad, los LDs contienen una sustancia centelleante, y las estaciones base 110 comprenden componentes electrónicos para lectura que recibe señales de elementos sensibles a la luz en el cable, que recogen fotones ópticos de la sustancia centelleante como resultado de un "evento de ionización", tal como se define en la presente. En una modalidad, los LDs son cables alargados que alojan, en su interior, al menos una cámara de ionización.

Según . un aspecto · de la presente invención, las estaciones base 110 están en comunicación con una estación central o ubicación (no mostrado) a través de conectividad de red por cable y/o inalámbrica, incluyendo por cable, inalámbrico, celular, o transmisión por satélite. En una modalidad, las trayectorias de fibra óptica se encadenan a lo largo de los LDs 105 conectando de este modo las estaciones base 110 a la estación o ubicación central de monitoreo y/o recolección de datos.

El sistema de monitoreo de amenaza radiológica 100 de la presente invención se puede implementar en una pluralidad de situaciones para detectar y vigilar las amenazas radiológicas. En una modalidad, el sistema 100 se ha implementado para la protección de las fronteras abiertas entre países, como toda la frontera entre México y E.U.A., donde los LD 105 están incorporados a lo largo de las fronteras y/o caminos de cruce fronterizos, a todo lo largo. El sistema 100 de la presente invención utiliza ventajosamente la capacidad de construir y desplegar LDs 105 suficientemente largos a costos razonables que pueden soportar condiciones ambientales severas.

En una modalidad, cuando se. utilizan para la protección de fronteras abiertas, la estación base 110 no está atendida y es operada por una batería recargable, con celdas solares para recargar durante los períodos de luz diurna y cámaras infrarrojas para monitorear el área visualmente. En una modalidad alternativa, las estaciones base 110 se alimentan por la red eléctrica. En una modalidad, el sistema 100 detecta materiales radiológicos de amenaza que son llevados por una persona que camina a través de la frontera o carretera causando con ello' que los materiales de amenaza radiológica entren en el entorno.de los LDs 105 desplegados. Debido a la naturaleza de los materiales radiológicos y nucleares, la capacidad de detectar materiales de amenaza aumenta por un factor de cuatro, con cada factor dos que disminuye en la distancia entre los materiales de amenaza y los LDs. Por lo tanto, se requiere que el detector esté lo más cerca posible del material de amenaza, que se consigue mediante la presente invención, en donde el detector de distancia a material de amenaza es inevitablemente muy pequeña. Por ejemplo, cuando se lleva en una mochila, esa distancia es, en una modalidad, - del orden de tres a cinco pies (0.91 a 1.52 m) en el punto de enfoque más cercano.

Los LD 105 también se puede implementar a lo largo, o sepultarse en las secciones de los caminos en las fronteras internacionales o estatales, en las posiciones estratégicas en la periferia de las ciudades o dentro de, asi como en o cerca de otros lugares que puedan representar blancos de oportunidad, tales como cerca de la Casa Blanca o de las capitales de los estados. En una modalidad, el sistema 100 se utiliza para escanear de forma discreta, pasiva el tráfico vehicular. Como ejemplo, si un kilómetro de calzada está equipado con uno o más -LDs, un vehículo que viaje a 60 millas por hora (96.5 km/hr) puede ser pasivamente analizado en una duración de un minuto.

En una modalidad, los LDS 105 se colocan en el suelo, tal como mediante unión a estacas. En otra modalidad, los LDS 105 se cuelgan de los postes, tales como los utilizados para el cableado eléctrico. En aún otras modalidades, los LDs 105 están incrustados en carriles cubiertos en el pavimento, en particular cuando se despliega en una carretera. Los LDs pueden estar incrustados en la carretera de hasta unos pocos centímetros de profundidad. Es posible incrustarlos mucho más profundo, pero el pavimento y la sobrecarga constituyen un escudo para la radiación que emana de los materiales de amenaza, y una sepultura más profunda conducirá a una menor sensibilidad de los LDS.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, el sistema 100 de la presente invención utiliza sensores para detectar intentos de manipulación, tales como intentos de cortar los LDs 105. En una modalidad, los sensores (no mostrados) se encuentran dentro de las estaciones base. Con el fin de detectar un corte de un LD, se puede utilizar una pluralidad de métodos. Un método consiste en enviar periódicamente una señal a través del cable, y esperar a que la señal reflejada vuelva atrás, donde la diferencia de tiempo desde que se envía la señal a través del cable a cuando se devuelve la señal reflejada es una medida de la longitud del cable. Un cable roto o cortado conduce a la ausencia de la señal reflejada y/o una diferencia de tiempo anómala. Otro método es mediante la conexión del LD a dos estaciones base, una en cada extremo, y para enviar periódicamente una señal desde una estación base a otra. Un cable roto o cortado resulta en que la señal de no llega a la segunda estación base. Otro método ejemplar implica el control de los niveles de radiación de fondo detectados por cada LD. Si no hay señal de fondo detectada dentro de un tiempo predefinido, el LD puede ser disfuncional. Alternativamente, si una señal enorme es detectada, el LD puede estar defectuoso, o se puede detectar la presencia de una amenaza. En cualquier caso, una alarma es apropiada, ya que se requieren más acciones. Hay muchos otros métodos para detectar una ruptura en el cable, como se conoce por los expertos en mantenimiento circuito eléctrico.

Los sistemas también están presentes para monitorear la manipulación de las estaciones de base 110. En una modalidad, un mensaje de estado se envía periódicamente a una ubicación central. En una modalidad, el mensaje de estado es codificado y/o contiene un número de secuencia. Una estación rota o alterada con la estación base enviará bien un mensaje de estado que indique que uno o más de sus sistemas no es funcional o no podrá enviar un mensaje de estado completo. En una modalidad, una estación base rota o alterada con la base puede enviar un mensaje codificado incorrectamente. Ya sea un mensaje de estado que indique que uno o más sistemas no sea funcional o un mensaje sin estado en absoluto es un evento que causa una alarma.

En una modalidad, el sistema 100 de la presente invención es redundante . y emplea una pluralidad de LDs paralelos 105. En una modalidad, el sistema 100 de la presente invención es triplemente redundante y emplea tres LDs paralelos 105. En diversas modalidades, la presente invención emplea al menos tres LDs para hacer al sistema redundante ya que si sólo dos LDs se emplean y las señales difieren en el mismo, no sería posible detectar cuál de las dos señales es correcta. Por lo tanto, tres o más LDs se utilizan de modo que es posible detectar si uno de ellos está leyendo una señal anómala no justificada por los otros.

En una modalidad,' los LDS 105 son Cámaras Panofsky de ionización larga (denominado en lo sucesivo 'PLICs') que son cables coaxiales llenos de aire o gas alimentados con un alto voltaje. La figura 2 muestra una vista en sección transversal de una modalidad de un PLIC que comprende cable coaxial 200 con un electrodo de señal interior/central 205 rodeado concéntricamente por un electrodo exterior de alto voltaje 215. Los electrodos 205, 215 están separados unos de otros por un espaciador 210 que. rodea el electrodo de señal 205. En una modalidad, en forma en espiral o helicoidal, en toda la longitud del cable coa ial 200.

En una modalidad, el espaciador 210 es un material cerámico o sintético, tal como polietileno, polipropileno, poliamida o cualquier otro material sintético que es lo suficientemente resistente a las altas tensiones y riesgos ambientales y que es evidente para los expertos en la técnica. En una modalidad, el espaciador es un artilugio helicoidal de plástico que tiene la misma longitud que el LD y ocupa un volumen mínimo. El espaciador tiene el conductor central en su lugar, pero permite el flujo libre de electrones e iones para el ánodo y el cátodo.

La señal del electrodo interno 205 es, por ejemplo, un alambre de cobre o una barra de cobre, aunque cualquier otro material conductor conocido por los expertos normales en la técnica puede ser utilizado. El entorno de alto voltaje del electrodo 215 es un tubo, tal como un tubo de cobre, que, bajo ciertas circunstancias, puede ser un tubo corrugado. Las personas con conocimientos ordinarios en la técnica apreciarían que en modalidades alternativas, el electrodo interior 205 es el electrodo de alto voltaje, mientras que el electrodo exterior 215 es el electrodo de señal. En una modalidad, los diámetros de los electrodos interior y exterior varían desde 0.5 pulgadas (1.27 cm) a 10 pulgadas (25.4 cm) , la sensibilidad del dispositivo aumenta con un aumento en los diámetros.

Cuando se utiliza como un PLIC, el espacio anular entre los dos electrodos 205, 215 se llena con un dieléctrico por radiación ionizable, a presiones en el intervalo de 1 a 20 atmósferas, en una modalidad, y se sella a continuación. El dieléctrico puede ser aire o una. mezcla gaseosa tal como una mezcla de 95% de argón y 5% C02, aunque muchos otros gases que son conocidos para los expertos en la técnica podrían ser utilizados ventajosamente. Un voltaje de entre 250 V y 1000 V se aplica al electrodo de alto voltaje y los componentes electrónicos para lectura se instalan en uno o ambos extremos del cable.

Cuando un material radiológico, tales como material nuclear o "material nuclear especial" (SNM) entra en la vecindad de la PLIC, la radiación emitida por el material nuclear o SNM provoca la ionización del dieléctrico. En presencia de un campo eléctrico, los iones positivos producidos son atraídos a, y por lo tanto se someten a una tracción en la dirección del cátodo (conductor cargado negativamente) , y los iones negativos y electrones son atraídos a, y por lo tanto se someten a una tracción en la dirección del ánodo (conductor de carga positiva) . Esta atracción iónica induce, a través de los electrodos, una señal de corriente de ionización, que se mide por los componentes electrónicos de lectura.

La figura 3 muestra una vista en sección transversal de un Detector Largo que comprende un material de escintilación, de acuerdo con una modalidad de la presente invención. Como se ilustra en la figura 3, el LD 300 es un detector de escintilación de llenado con una sustancia de escintilación 310, en forma de líquido o sólida flexible. La sustancia centelleante 310 emite luz cuando es golpeada por la radiación ionizante. Cualquier sustancia centelleante líquida disponible o sólida de fibra de plástico puede ser utilizada.

En una modalidad, ' la sustancia centelleante 310 es un contador de escintilación liquido, y la luz emitida es recogida usando la fibra de giro de longitud de onda 320 y se transmite a los detectores sensibles a la luz 330. Ejemplos de detectores sensibles a la luz 330 incluyen fotodiodos o tubos fotomultiplicadores . En una modalidad, los detectores sensibles a la luz 330 están dispuestos periódicamente a lo largo de la longitud del LD 300. Los detectores sensibles a la luz 330 están alimentados y se comunican a través de al menos un cable 340 que funciona a través de la longitud del LD 300. En otra modalidad, una serie de detectores sensibles a la luz 330, tales como fotodiodos, está presente en toda la longitud del LD 300, accionada y comunicada a través de al menos un cable 340 que funciona a través de la longitud del LD 300. En otra modalidad, la sustancia centelleante 310 comprende una o más fibras de escintilación. La luz producida en el interior de las fibras se transporta a uno o más detectores sensibles a la luz 330, colocados a intervalos a través de la longitud del LD 300, accionado y comunicado a través de al menos un cable 340 que funciona a través de la longitud del LD 300. En otras modalidades, un recubrimiento ópticamente reflectante está presente en la superficie interna del LD 300 y rodea a la sustancia de escintilación 310 y algunos cables y objetos que no son elementos sensibles a la luz.

Haciendo referencia de nuevo a la figura 1, los LDS 105 actúan como detectores sensibles . a la posición de un "evento de ionización" o pluralidad del mismo, que son indicativos de un sujeto que transporta material radiológico en la vecindad de los LDs. En una modalidad, el "sujeto" es una persona, un vehículo o un recipiente que lleva sin blindaje o ligeramente blindado, material peligroso rádiológica/fisible como SNM. Es posible proteger los materiales radiológicos y SNM de manera que la radiación ionizante poco escapa el escudo. En tal caso, un LD estándar no es sensible a los materiales a medida que se pasan por el LD por un sujeto. Sin embargo, la protección adecuada de una cantidad sustancial de material radiológico o SNM sería muy pesada, y sería poco práctico llévalo por uno, o varios, individuos. Por lo tanto, es poco probable que un material sustancialmente protegido se lleve a través de un LD por cualquier sujeto.

En otra modalidad, el LD contiene el gas de fluoruro de boro (BF3) y está rodeado por un moderador, tal como polietileno, que es un material capaz de frenar neutrones. Algunos materiales radiológicos y todos los SNM, emiten neutrones, además de los rayos gamma. Los neutrones no ionizan muy bien a los gases. Después de haber disminuido en el moderador que rodea- el LD, los neutrones reaccionan, sin embargo, con el núcleo de los átomos de boro-10 en el gas, y cada núcleo de boro-10 luego decae a un núcleo de litio y una partícula alfa. El núcleo de litio y partícula, alfa se emiten a la energía relativamente alta y son capaces de ionizar el gas BF3. Esta ionización se detecta a continuación, como se ha descrito anteriormente, como una corriente entre los electrodos. Cuando los materiales radiológicos y SNM están bien sellados para la emisión de radiaciones ionizantes tales como rayos gamma, los neutrones emitidos todavía penetran fácilmente tal blindaje. En otra modalidad, la superficie interior del conductor exterior del LD está recubierta con boro, y se llena con un gas, tal como la mezcla Argón/CC>2 que se discute aquí. En este caso, después de haber disminuido en el moderador que rodea el LD, los neutrones reaccionan con el núcleo de los átomos de boro-10 en el recubrimiento, y cada núcleo de boro-10 luego decae a un núcleo de litio y una partícula alfa. El núcleo de litio o la partícula alfa se emiten a energía relativamente alta y son capaces de ionizar el gas.

También es posible proteger los materiales de amenaza por la emisión de neutrones. Esto se logra generalmente utilizando grandes cantidades de materiales hidrogenados, tales como polietileno. Cuando los materiales de amenazas están bien blindados para ambos rayos gamma y neutrones, son difíciles de detectar por medios pasivos, tal como se conoce en la técnica de detección pasiva. Es, sin embargo, poco probable que los materiales bien blindados para ambas radiaciones gamma y neutrones puedan llevarse en la mano a través de las vías terrestre debido al peso y volumen.

Cuando las estaciones de base 110 que comprenden componentes electrónicos de lectura están instalados solamente en un extremo de los LDs 105, el otro extremo es dejado ya sea sin terminación o se termina con un condensador para la corriente de ionización o señal que viaja en esa dirección, que posteriormente se refleja al final de la estación base. Para eventos de ionización individuales o múltiples eventos que suceden muy rápidamente, la diferencia de tiempo de llegada entre la señal directa y la señal reflejada proporciona una indicación de dónde ocurrió, a lo largo de los cables 105 LD, el evento (s) .

En otra modalidad, las estaciones base 110 que comprenden componentes electrónicos para lectura están instalados en ambos extremos de los cables de LD 105. Esta configuración se utiliza para detectar la presencia de materiales radiactivos que son llevados por una o más personas que caminen en una dirección aproximadamente perpendicular a los LDs 105 resultando en una serie de "eventos de ionización"- primero crecientes y luego decrecientes en frecuencia y/o intensidad. En tal escenario, es posible que durante el máximo de intensidad, las señales individuales sean inseparables, lo que podría conducir a problemas en la determinación de la ubicación de la señal a lo largo de los cables de LD a partir de usar solo la reflexión. Para superar este reto, las subestaciones de lectura 110 se proporcionan en ambos extremos de los cables LD 105 que utilizan los resultados de los tiempos de las señales de corriente de ionización alcanzando ambos extremos para determinar la ubicación de los "eventos de ionización.

En otra modalidad, las estaciones base 110 recogen las señales de los elementos sensibles a la luz integrados en el cable. Los elementos sensibles a la luz pueden ser construidos para transmitir la información de posición, mediante la adición de electrónica adecuada, como será evidente para los expertos normales en la técnica.

Cabe señalar que un LD también estará sujeto a la radiación que se produce normalmente en el fondo, ya sea de los materiales radiactivos en forma natural presentes en el medio ambiente, o de la radiación cósmica, o de la radiación ionizante producida por un rayo. Estos eventos, sin embargo, se producen en lugares al azar a lo largo de la longitud de los LD, mientras que el paso de material radiológico o SNM ocurre en uno o más lugares en particular con una firma de tiempo predecible, lo que permite al sistema diferenciar entre el fondo natural y el paso de materiales radiológicos o SNM.

Los LDs no son, por su propia naturaleza, los detectores de radiación más sensibles, y una cantidad significativa de material radiactivo debe ser utilizado con el fin de proporcionar una señal detectable. La sensibilidad de LDs puede ser mejorada, como es conocido por los expertos en la técnica, por un número de medios, incluyendo el uso de un voltaje más alto a través de los electrodos, o una presión más alta del gas, o el uso de otros gases.

En una modalidad, el LD se hace funcionar a muy alto voltaje, como más de un tubo Geiger, donde un evento ionizante conduce a la descomposición del gas como una chispa. Es entonces necesario proteger el LD del daño, al garantizar que el voltaje a través de los electrodos cae rápidamente para que la chispa no se vea indebidamente sostenida. Esto puede lograrse colocando un resistor en linea con la alimentación de alto voltaje: tan pronto como fluye una corriente apreciable entre los electrodos, esa corriente también reduce el voltaje a través de los electrodos. Si la corriente es debido a una chispa, el voltaje reducido conduce a la terminación de la chispa.

En otra modalidad, el LD se hace funcionar a voltaje moderadamente alto, pero el conductor interior (cargado positivamente) (el ánodo) es modificado en que tiene salientes afiladas a lo largo de toda su longitud. Tal configuración es conocida en la técnica como una "cámara de deriva". En una modalidad, las salientes son creadas al envolver un alambre conductor muy delgado alrededor del conductor principal interior, el alambre fino proporciona la saliente. En otra modalidad, el conductor interior tiene múltiples pequeños picos a lo largo de toda su superficie. Estas salientes sirven pára aumentar el gradiente del campo eléctrico local. Los electrones a la deriva a través del gas hacia el ánodo se acelerarán en las áreas de alto gradiente de campo eléctrico, y causarán que se ionicen las moléculas de gas circundantes, en un proceso conocido en la técnica como "amplificación de gas". Esta amplificación de gas sirve para aumentar la sensibilidad del dispositivo.

Los ejemplos anteriores son meramente ilustrativos de las muchas aplicaciones del sistema de la presente invención. Aunque sólo unas pocas modalidades de la presente invención se han descrito en la presente, se debe entender que la presente invención puede realizarse de muchas otras formas especificas sin apartarse del espíritu o alcance de la invención. Por lo tanto, los presentes ejemplos y modalidades han de ser consideradas como ilustrativas y no restrictivas, y la invención puede ser modificada dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (27)

NOVEDAD DE IA INVENCION Habiendo descrito la presente invención, se considera como novedad, y por lo tanto se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Un sistema de monitoreo de amenaza radiológica, caracterizado porque comprende: a. al menos un cable que tiene un volumen cerrado, interior alargado para transportar una corriente de ionización que se induce dentro del al menos un cable por un material radiológico que emite radiación de ionización cuando el material radiológico está dentro de una distancia predefinida desde el al menos un cable; y b. al menos un detector acoplado con el al menos un cable para la medición de una señal correspondiente a la corriente de ionización inducida, en donde el al menos un detector registra la señal medida.

2. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material radiológico es un material fisionable .

3. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el · cable es una Cámara Panofsky de Ionización Larga.

4. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además un segundo cable que tiene un volumen cerrado, interior alargado para transportar una corriente de ionización que se induce dentro del segundo cable por un material radiológico que emite radiación de ionización cuando el material radiológico está dentro de una distancia predefinida desde el segundo cable.

5. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer cable es paralelo al segundo cable.

6. El sistema de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque comprende además un segundo detector acoplado al segundo cable para la medición de una señal correspondiente a la corriente de ionización inducida, en el que el segundo detector registra la señal medida.

7. El sistema de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque una estación de monitoreo está en comunicación de datos con el al menos un detector y un segundo detector.

8. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además al menos un sensor adaptado para detectar un intento de manipular el sistema.

9. El sistema de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque dicho al menos un sensor está adaptado para detectar una ruptura del al menos un cable al enviar periódicamente una señal a través del al menos un cable, para detectar cuando la señal es reflejada por un extremo del al menos un cable; para determinar una ruptura del al menos un cable cuando la señal reflejada no se detecta; para calcular una diferencia de tiempo entre un tiempo de envió de la señal y un tiempo de recepción de la, señal reflejada, y para detectar una ruptura del al menos un cable si la señal reflejada es recibida antes de un periodo de tiempo predefinido.

10. El sistema de conformidad con la reivindicación' 9, caracterizado porque el periodo de tiempo predefinido depende de una longitud del al menos un cable.

11. El sistema de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el al menos un sensor envía periódicamente un mensaje de estado predefinido al transmitir un estado operativo de dicho sistema a una estación de monitoreo, en donde la estación de monitoreo determina que el sistema no funciona correctamente si el mensaje de estado no se recibe en un intervalo de tiempo predefinido.

12. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el al menos un cable comprende un cable coaxial lleno de gas adaptado para llevar un voltaje, en donde dicho cable coaxial comprende al menos un electrodo de señal interno rodeado concéntricamente por al menos un electrodo exterior, en donde .los electrodos interno y externo están separados por un espaciador que rodea el electrodo interior, y en donde el electrodo exterior está a un voltaje mayor en comparación con el electrodo interior.

13. El sistema de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el espaciador es un material cerámico resistente a alto voltaje.

14. El sistema de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el electrodo interno comprende un material conductor.

15. El sistema de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el espaciador comprende un dieléctrico ionizable por radiación a presiones en el intervalo de 1 a 20 atmósferas, antes de ser sellado.

16. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el al menos un cable comprende una sustancia centelleante y una pluralidad de detectores sensibles a la luz dispuesta a lo largo de una longitud del al menos un cable.

17. El sistema de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque la sustancia centelleante es un escintilador liquido.

18. El sistema de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la luz emitida por la sustancia centelleante se transmite a los detectores sensibles a la luz por fibras de giro de longitud de onda.

19. El sistema de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque la sustancia centelleante comprende fibras de escintilación .

20. Un método de monitoreo para el material radiológico, caracterizado porque comprende: a. Posicionar por lo menos un cable que tiene un volumen cerrado, alargado interior para transportar una corriente de ionización que se induce dentro del al menos un cable por un material radiológico emisor de radiación ionizante cuando el material radiológico está dentro de una distancia predefinida desde el al menos un cable; b. Medir una señal correspondiente a la corriente de ionización inducida mediante al menos un detector acoplado con el al menos un cable, y c. Determinar, en base a dicha medida, si el material radiológico está presente dentro de la distancia predefinida desde el al menos un cable.

21. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el al menos un cable se sitúa próximo al tráfico de vehículos para escanear pasivamente el tráfico de vehículos por material 'radiológico.

22. El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque el al menos un cable se coloca mediante la incorporación dentro de una sección de camino asfaltado.

23. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el al menos un cable se coloca mediante la fijación en el suelo y conectado a una pluralidad de estacas .

24. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el al menos un cable se coloca colgándolo de una pluralidad de postes.

25. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque comprende además el posicionamiento de un segundo cable que tiene un volumen cerrado, alargado interior para transportar una corriente de ionización que se induce dentro del segundo cable por un material radiológico que emite radiación de ionización cuando el material radiológico está dentro de una distancia predefinida desde el segundo cable.

26. El método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque el primer cable se coloca paralelo al segundo cable.

27. El método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque comprende además medir una señal correspondiente a la corriente de ionización inducida en el segundo cable utilizando un segundo detector.