Статья: Фотоядерное детектирование и другие методы обнаружения скрытых взрывчатых веществ

Сегодня есть две авторитетных организации, отвечающие за безопасность авиаперелетов. Это американская FAA (Federal Aviation Administration) и Европейская ECAC (European Civil Aviation Commission), в которую входят 44 страны. Этими организациям были сформулированы требования к организации досмотра багажа авиапассажиров, которые, в частности, предписывают 100% -ный досмотр, среднее время на досмотр единицы багажа не должно превышать 7 сек, а минимальная значимая масса ВВ определена в 50 г ТНТ. Если сравнить эти требования с характеристиками систем, приведенных в табл. 5, то становится очевидным, что только фотоядерный детектор им удовлетворяет.

Действительно, несмотря на то, что интроскопы InVision являются весьма совершенными устройствами, а модель CTX 9000 способна строить даже 3D-изображения, процедура обнаружения полностью возлагается на оператора, решение которого носит сугубо субъективный характер и зависит от его опыта и психофизиологического состояния. Именно по этой причине в характеристиках своих устройств фирма не приводит никаких данных о минимально обнаруживаемой массе ВВ. Нет также данных и о быстродействии системы. Из просмотра рекламных роликов можно сделать вывод, что процедура просвечивания занимает время порядка нескольких секунд, однако за это время оператор не в состоянии внимательно рассмотреть появившуюся на дисплее картинку, и поэтому вся процедура досмотра единицы багажа явно не укладывается в требуемые 7 с. Судя по всему, именно по этой причине InVision настоятельно рекомендует максимально распараллеливать в аэропорту процедуру досмотра.

По сравнению с интроскопами InVision, нейтронный детектор ДВиН-1,2 (ОИЯИ), использующий прямой метод поиска СВВ, позволяет в принципе обнаружить СВВ в полностью автоматическом режиме работы. Однако характеристики этого детектора также не удовлетворяют требованиям служб безопасности. Это касается как времени проведения инспекции (3 мин), так и заявленной обнаруживаемой массы в 100 г ТНТ. Можно предположить, что разработчики ДВиН-1,2 смогут в будущем повысить его чувствительность, однако это, почти наверняка, будет сопровождаться увеличением требуемого времени экспозиции, которое и сейчас совершенно неприемлемо велико. Действительно, если предположить, что на борт авиалайнера надо загрузить 300 единиц багажа, то тогда для его досмотра с помощью этого детектора понадобится 15 часов «чистого» времени. Если попытаться сократить продолжительность досмотра до одного часа, то тогда надо обеспечить параллельную работу, по крайней мере, 15 таких установок. А если учесть, что в течение часа в крупном аэропорту осуществляется (например, в Шереметьево) до 20 вылетов, то становится ясно, что для обслуживания пассажиропотока понадобится установить несколько сотен таких детекторов.

Таким образом становиться очевидным, что только фотоядерный детектор ФИАН полностью удовлетворяет всем требованиям служб, отвечающих за безопасность перелетов. При этом следует отметить, что, обладая уникальным быстродействием и чувствительностью, этот детектор позволяет полностью автоматизировать процесс досмотра, что исключает влияние «человеческого» фактора и соответственно повышает надежность обнаружения СВВ. Следует также отметить, что с помощью фотоядерного детектора можно отслеживать наличие в багаже природных наркотических средств, что является, безусловно, дополнительным аргументом в пользу его применения.

В табл. 5 отсутствуют сведения в вероятности ложных срабатываний досмотровой аппаратуры, которые возникают в процессе поиска СВВ, из-за того, что эти характеристики не приводятся ни для инторскопов InVision, ни для детектора ДВиН-1,2. Что касается фотоядерного детектора, то из результатов проведенного компьютерного моделирования (подтвержденных результатами первых экспериментов) следует, что он надежно отделяет сигналы ВВ от сигналов как НС, так и других азот- или углерод- содержащих веществ (древесина, нейлон, капрон, мыло, азотные удобрения и т.п.). Это обстоятельство, подтвержденное в ходе первых экспериментов, дает основания надеяться, что при эксплуатации фотоядерного детектора число его ложных срабатываний будет минимальным.

Проблемы радиационной безопасности при эксплуатации фотоядерного детектора.

Наличие в составе фотоядерного детектора СВВ мощного источника высокоэнергетичного тормозного излучения предопределяет необходимость решения проблемы радиационной безопасности при его эксплуатации. При этом можно выделить два аспекта этой проблемы - защита персонала и защита населения от радиационных последствий работы установки.

Для стационарного детектора задача обеспечения радиационной безопасности для персонала является обычной, и методы ее решения известны. Защита от ионизирующего излучения при работающей установке такая же, как и на сотнях электронных ускорителях, эксплуатируемых во всем мире (бетонные стены радиационной защиты, контролируемый доступ, индивидуальный и групповой дозиметрический контроль). В результате работы детектора некоторые его элементы активируются, что, в принципе, может представлять опасность. Это требует от персонала соблюдения определенных правил радиационной гигиены, которые хорошо разработаны, проверены многолетней практикой и не являются чрезмерно обременительными.

При использовании фотоядерного детектора на таможнях и в аэропортах определенную опасность для населения могут представлять радионуклиды, которые образуются в ходе облучения досматриваемого объекта. Чтобы оценить эту опасность были проведены расчеты уровня наведенной активности в досмотренном багаже в зависимости от его содержимого. Полученные результаты сводились к тому, что в результате досмотра остаточная радиоактивность багажа оказывается незначительной и либо сразу не представляет опасности, либо снижается до безопасного уровня в течение 40 - 60 минут, что, как правило, меньше времени авиаперелета. При этом полученная оценка проводилась по нормам НРБ и была сильно завышена, поскольку предполагалось, что облученное при досмотре вещество попадает в организм человека (т.е. съедается сразу после досмотра). Кроме теоретических расчетов, в ФИАНе был проведен эксперимент по облучению, имитирующему дозную нагрузку при досмотре, различных продуктов: хлеба, сахара, кофе, сосисок, рыбы, водки. В результате было установлено, что уровень наведенной в продуктах активности сразу после облучения крайне мал, а через 40 минут вообще не фиксировался.

Несколько отличная ситуация возникает при эксплуатации фотоядерного детектора на подвижной установке при проведении гуманитарного разминирования. В этом случае защита от ионизирующего излучения осуществляется веществом и расстоянием. Вещество (свинец) прикрывает наиболее сильно излучающие элементы установки (тормозную мишень и узел сканирования). Расстояние от работающего детектора, на котором мощность дозы облучения снижается до безопасного уровня, обеспечивается размерами зоны оцепления, которая обязательно создается при проведении работ по разминированию. Что касается влияния облучения на почву, то, согласно расчетам, за счет очень короткого времени облучения (несколько микросекунд) работа детектора не причиняет никакого экологического ущерба.

Оценка рынка.

Нашим промышленным партнером в США компанией Valley Forge Composite Technologies Inc. было проведено маркетинговое исследование потребностей в стационарных фотоядерных детекторах скрытых взрывчатых веществ. Результаты приведены в таблице 6.

фотоядерный детектор физический взрывчатый

Таблица 6. Потребность в приобретении фотоядерных стационарных установок.

По оценке ООН общая стоимость работ по гуманитарному разминированию нашей планеты составляет ~ 2 млрд.долларов США. Расчеты, выполненные нами с учетом производительности и эффективности фотоядерного метода обнаружения СВВ, показывают, что отряд из 400 фотоядерных мобильных комплексов гуманитарного разминирования очистят все земли хозяйственного назначения (дороги, берега, поля, луга, и пр.) от минной чумы в течение 3-х лет.

Подробное рассмотрение расчетных характеристик фотоядерного детектора СВВ, их сравнение с характеристиками уже применяющихся или перспективных устройств обнаружения показало, что фотоядерный детектор СВВ обладает уникальными параметрами: быстродействием, чувствительностью, проникающей способностью и рядом других черт, что обеспечивает его высокую эффективность, недостижимую для устройств работающих на других физических принципах.

Литература

1. Сердцев Н.И., Аверченко А.М., Пахомов В.П. и др. Гуманитарное разминирование: состояние, задачи и пути их решения.// Стратегическая стабильность.- 2000, -№2,-С.33-40.

2. International standard for humanitarian mine clearing operational UN-1996. -75p.

3. Luis W.Alvarez. Nitrogen detection. Patent USA, №4756866. July 12 1988 / Oct. 9, 1985.

4. Раевский В.Г., Карев А.И., Коняев Ю.А. и др. Патент РФ № 2226686: Способ и устройство для обнаружения и идентификации скрытых взрывчатых веществ и наркотических средств. 10 апреля 2004 г. (Бюл. № 10) / 14 августа 2002 г.

5. Trower W.P. // Nuclear Instruments and Methods, B79 (1993) 589.

6. Белоусов А.С., Карев А.И., Малиновский Е.И. и др. // Наука производству, 2000. № 6. С. 33

7. Карев А.И., Раевский В.Г., Коняев Ю.А.и др. // Электроника НТБ, 2002. №1. С.54.

8. Белоусов А.С., Илющенко Р.Р., Карев А.И. Раевский В.Г. и др. Патент РФ № 2185614: Устройство для обнаружения скрытых взрывчатых веществ. 20 июля 2002 г. (Бюл. № 20) / 18 декабря 2000 г.

9. Karev A.I., Raevsky V.G., Konyaev J.A. et al. // Proceeding of NATO Advanced Research Workshop #977941 «Detection of Explosives and Land Mines: Methods and Field Experience», St.-Petersburg, 11th-14th of September 2001, Russia, NATO-Series book, Kluwer Academic Publisher, Netherlands.

10. В.А. Марков, И.В. Марков, Б.В. Прибылов. Методика очистки местности от взрывоопасных предметов.// «Технические средства противодействия террористическим и криминальным взрывам» Труды Второй Международной научно-практической конференции (октябрь 2006 г. Санкт-Петербург), с.51

11. Karev A.I., Lebedev A.N., Raevsky V.G. et al. 55MeV Race-Trace Microtron of Lebedev Institute.// Proceeding of RuPAC 2008, p.126-128.

12. Джилавян Л.З., Карев А.И., Раевский В.Г. Обнаружение и идентификация скрытых взрывчатых веществ в системах фотоядерного детектирования. //Известия РАН, серия физическая, 2010, т.74, №4, с.635-640.