Nuclear MASINT es una de las seis subdisciplinas principales generalmente aceptadas para conformar la Inteligencia de Medición y Firma (MASINT), que cubre la medición y caracterización de información derivada de la radiación nuclear y otros fenómenos físicos asociados con armas, reactores, procesos, materiales, dispositivos nucleares. e instalaciones. El monitoreo nuclear se puede realizar de forma remota o durante inspecciones in situ de las instalaciones nucleares. La explotación de datos da como resultado la caracterización de armas, reactores y materiales nucleares. Varios sistemas detectan y monitorean el mundo en busca de explosiones nucleares, así como la producción de materiales nucleares. [1]
Según el Departamento de Defensa de los Estados Unidos , MASINT es inteligencia técnicamente derivada (excluyendo las imágenes tradicionales IMINT y la inteligencia de señales SIGINT ) que, cuando se recopila, procesa y analiza mediante sistemas MASINT dedicados, da como resultado inteligencia que detecta, rastrea, identifica o describe. las firmas (características distintivas) de fuentes objetivo fijas o dinámicas. MASINT fue reconocida como una disciplina de inteligencia formal en 1986. [2] La inteligencia de materiales es una de las principales disciplinas de MASINT (FM2-0Ch9) .
Como ocurre con la mayoría de las subdisciplinas de MASINT, la MASINT nuclear se superpone con otras. El estudio de radiación, bajo Nuclear MASINT, es una operación de área o medirá los efectos en personas o cosas específicas. El análisis de pruebas nucleares , por otra parte, se centra en el análisis de campo o laboratorio de referencia de muestras provenientes de muestreos de aire, sitios contaminados, etc.
Como ocurre con muchas ramas de MASINT, técnicas específicas pueden superponerse con las seis disciplinas conceptuales principales de MASINT definidas por el Centro de Estudios e Investigaciones de MASINT, que divide a MASINT en disciplinas electroópticas, nucleares, geofísicas, de radar, de materiales y de radiofrecuencia. [3]
En particular, existe una línea estrecha entre MASINT nuclear y las técnicas de análisis nuclear en materiales MASINT. La diferencia básica es que el MASINT nuclear se ocupa de las características de los eventos nucleares en tiempo real, como explosiones nucleares, nubes radiactivas derivadas de accidentes o terrorismo, y otros tipos de eventos de radiación. Sin embargo, un analista de materiales de MASINT que observe el mismo fenómeno tendrá una visión más a nivel micro, haciendo cosas como analizar partículas de lluvia procedentes de muestras de aire, contaminación del suelo o gases radiactivos liberados a la atmósfera.
Algunas técnicas nucleares MASINT se colocan de manera bastante arbitraria en esta subdisciplina. Por ejemplo, la medición del brillo y la opacidad de una nube procedente de una explosión nuclear suele considerarse MASINT nuclear, pero las técnicas utilizadas para medir esos parámetros son electroópticas. La distinción arbitraria aquí considera que el MASINT nuclear es una descripción más específica que el MASINT electroóptico.
En una guerra nuclear, después de accidentes con armas nucleares y con la amenaza contemporánea de una guerra radiológica con "bombas sucias", medir la intensidad de la radiación ionizante de alta intensidad y la dosis acumulativa recibida por el personal es información de seguridad crítica.
La función de encuesta mide el tipo de radiación ionizante activa presente en: [4]
Si bien los emisores de partículas alfa, como los del uranio empobrecido (DU) (es decir, el uranio 238) no son un peligro a distancia, las mediciones de partículas alfa son necesarias para el manejo seguro del polvo de proyectiles o de vehículos dañados con blindaje de uranio empobrecido.
El instrumento básico de estudio de campo que puede detectar partículas alfa es un centelleómetro , como el AN/PDR-77, que "aceptará un máximo de ocho sondas diferentes. Cada sonda se reconoce automáticamente y tiene información de calibración única almacenada en una memoria no volátil". El AN/PDR-77 viene con tres sondas: una sonda alfa de zinc y azufre (ZnS) de 100 cm2, una sonda beta y/o gamma de dos tubos Geiger y una sonda de rayos X de baja energía de yoduro de sodio (NaI) de 5 pulgadas. para medir y encontrar niveles de contaminación superficial de plutonio y americio (Am)-241 en μCi/m2. Hay disponible un kit de accesorios que contiene una sonda tipo panqueque GM y una sonda micro-R NaI de 1" x 1,5". partículas alfa y beta para llegar al sensor."
Se utilizan instrumentos especializados para el estudio del tritio. Los niveles de tritio se miden con el AN/PDR-73 o -74. Se encuentra disponible una amplia gama de dosímetros personales termoluminiscentes, con cámara de ionización y con placa de película.
"La mejor manera de realizar un estudio de campo del uranio es midiendo los rayos X en el rango de 60 a 80 keV emitidos por isótopos e hijas de uranio. Para el plutonio, la mejor técnica es detectar el contaminante Am-241, que emite una fuerte radiación gamma de 60 keV. rayo. Conociendo el ensayo original y la edad del arma, la proporción de plutonio a americio se puede calcular con precisión y así se puede determinar la contaminación total de plutonio. (DoD3150.8-M & p. 221) "Muchos de los factores que No puede controlarse en un entorno de campo. Puede gestionarse en un laboratorio móvil que puede trasladarse al lugar del accidente. Normalmente, las capacidades incluyen espectroscopía gamma, recuento de fondo bajo para muestras muy delgadas con emisión alfa y beta, y contadores de centelleo líquido para emisores beta de energía extremadamente baja, como el tritio.
La directiva del Departamento de Defensa deja clara la distinción de que la detección es más difícil que la medición, y esta última es necesaria para MASINT. "P5.2.2.1. La radiación nuclear no es fácil de detectar. La detección de radiación es siempre un proceso de varios pasos y altamente indirecto. Por ejemplo, en un detector de centelleo, la radiación incidente excita un material fluorescente que se desexcita emitiendo fotones de luz. La luz se enfoca sobre el fotocátodo de un tubo fotomultiplicador que desencadena una avalancha de electrones. La lluvia de electrones produce un impulso eléctrico que activa un medidor leído por el operador. No es sorprendente que la relación cuantitativa entre la cantidad de radiación realmente emitida y la lectura en "El medidor es una función compleja de muchos factores. Dado que esos factores sólo pueden controlarse bien dentro de un laboratorio, sólo en un entorno de laboratorio se pueden realizar mediciones verdaderas". Este puede ser un laboratorio de campo.
Los detectores basados en semiconductores, en particular el germanio hiperpuro, tienen una mejor resolución de energía intrínseca que los centelleadores y, cuando es posible, se prefieren para la espectrometría de rayos gamma. En el caso de los detectores de neutrones, la alta eficiencia se logra mediante el uso de materiales centelleantes ricos en hidrógeno que dispersan los neutrones de manera eficiente. Los contadores de centelleo líquido son un medio eficaz y práctico para cuantificar la radiación beta.
Algunos accidentes de reactores han dejado niveles altísimos, como en Chernobyl o el Idaho SL-1 . En el caso de Chernobyl, muchos valientes trabajadores de rescate y mitigación, algunos a sabiendas y otros no, se condenaron a sí mismos. La limpieza muy cuidadosa del SL-1, en una zona remota y donde la contención conservaba su integridad, minimizó los peligros.
Desde esos incidentes y otros, la tecnología de los vehículos autónomos o operados de forma remota ha mejorado.
Una fracción importante de la energía generada por un reactor nuclear se pierde en forma de antineutrinos extremadamente penetrantes , cuya firma revela el tipo de reacciones en su interior. Así, se están estudiando detectores de antineutrinos para localizarlos y monitorizarlos a distancia. [5] Inicialmente frenado por la falta de datos sobre el espectro, a principios de la década de 2000, con una mayor resolución, el proceso se ha demostrado en Canadá y se sugiere como posiblemente útil para monitorear remotamente los reactores propuestos dentro del programa de energía nuclear de Irán. [6] [7] [8] [9] El experimento multinacional de neutrinos del reactor de Daya Bay en China es actualmente (a partir de 2016) la instalación de investigación más importante del mundo en este campo.
En 1959, Estados Unidos comenzó a experimentar con sensores nucleares espaciales, comenzando con los satélites VELA HOTEL . Originalmente estaban destinados a detectar explosiones nucleares en el espacio, utilizando detectores de rayos X, neutrones y rayos gamma. Los satélites VELA avanzados añadieron dispositivos MASINT electroópticos llamados bhangmeters , que podían detectar pruebas nucleares en la Tierra detectando una firma característica de las explosiones nucleares: un doble destello de luz, con destellos separados por milisegundos. Utilizando sensores de radiofrecuencia MASINT, los satélites también podrían detectar firmas de pulsos electromagnéticos (EMP) de eventos en la Tierra.
Varios satélites más avanzados reemplazaron a los primeros VELA, y la función existe hoy como Sistema Integrado de Detección Nuclear Operacional (IONDS), como una función adicional en los satélites NAVSTAR utilizados para información de navegación GPS .
Más allá de los efectos biológicos inmediatos, la radiación ionizante tiene efectos estructurales en los materiales.
Si bien los reactores nucleares suelen estar alojados en carcasas resistentes, no se comprendió de inmediato que el bombardeo de neutrones a largo plazo puede debilitar el acero. Cuando, por ejemplo, los reactores submarinos exsoviéticos no reciben mantenimiento completo o no se desmantelan, existe un riesgo acumulativo de que el acero en la contención, o las tuberías que pueden llegar al núcleo, pierdan resistencia y se rompan. Comprender esos efectos en función del tipo y la densidad de la radiación puede ayudar a predecir cuándo las instalaciones nucleares mal mantenidas podrían volverse mucho más peligrosas. [10] "Durante las operaciones eléctricas de los reactores nucleares de agua presurizada y refrigerados con agua ligera, la fragilización inducida por la radiación degradará ciertas propiedades mecánicas importantes para mantener la integridad estructural de la vasija de presión del reactor (RPV). Específicamente, los neutrones rápidos ( E > 1 MeV), la fragilización del acero RPV inducida por la radiación podría comprometer la integridad del recipiente, en condiciones extremas de temperatura y presión, debido a una reducción de la tenacidad a la fractura del acero. función compleja de muchos factores, incluida la fluencia de neutrones, el espectro de energía de neutrones y la composición química del acero. También pueden entrar en juego factores adicionales, como la tasa de fluencia de neutrones, cuyos efectos no se han investigado completamente. "Implicaciones de seguridad obvias provocadas por una posible violación en la integridad de la vasija de presión, la Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU. (NRC de EE. UU.) ha emitido requisitos diseñados para ayudar a garantizar que se preserve la integridad estructural de la vasija de presión del reactor". (CIRMS-4, pág. 76) . Sin embargo, los requisitos de este objetivo suponen que el reactor fue construido con estrictos factores de seguridad.
La radiación ionizante puede destruir o restablecer los semiconductores. Sin embargo, existe una diferencia en el daño causado por la radiación ionizante y por el pulso electromagnético . El MASINT de Pulso Electromagnético (EMP) es una disciplina complementaria al MASINT nuclear.