用于辐射测量、拆除核武器的老式电子设备

自1984年以来，ORNL和国家核安全局(NNSA)Y-12国家安全综合体一直在开发核材料识别系统(NMIS)。上世纪90年代中期，现在的美国能源部(DOE)核核查办公室(ONV)意识到，这是一项对未来军控条约应用有用的技术，并支持该系统的进一步发展。2004年，快中子成像被纳入该系统。2007年，ONV决定开发该系统的可现场版本，指定为FNMIS，以便在未来的条约中潜在使用。FNMIS正在开发中，以便与最终纳入伽马射线能谱和信息障碍更加兼容。这份报告阐述了FNMIS系统如何以及哪些属性可以通过伽马射线光谱分析来确定。NMIS是一个时间相关的符合系统，它结合了断层成像(包括裂变位点的绘制)和伽马射线光谱分析。它利用一个小型、轻便(30磅)、便携式氘氚(DT)中子(14.1 MeV)发生器(4×10{sup 7}中子/秒)进行主动询问，也可以执行被动询问。具有多通道分析的高纯度锗(HPGe)伽马射线探测器可以与源一起用于主动或被动询问。该系统使用质子反冲闪烁体：32个用于成像的2.5x2.5x10.2厘米厚的小型塑料闪烁体，以及至少两个由27x27x10厘米厚的塑料闪烁体组成的2x2阵列，用于探测诱发的裂变辐射。DT发生器包含一个阿尔法探测器，它可以定时和定向地标记一些发射的中子的扇形光束，并将其细分为像素。快速(1 GHz)时间相关处理器测量系统中所有探测器之间的随时间变化的符合情况。计算机控制的扫描仪适当地移动小探测器和源以扫描用于成像的目标对象。该系统基于探测透射的14.1 MeV中子、裂变中子和来自目标的固有源裂变的伽马射线、由外部DT源诱发的裂变中子和伽马射线、来自铀和钚的自然发射的伽马射线、以及来自DT源的14.1 MeV中子的相互作用引起的伽马射线发射。NMIS可以并且已经与带有时间标记的铀自发裂变源一起使用。它还用于脉冲询问源，如LINAC、DT和氘-氘(DD)源。该系统特别适用于屏蔽高浓缩铀(HEU)、钚和其他特殊核材料的探测，以及烈性炸药(HE)和化学制剂的探测。NMIS将适用于使用可信处理器，该处理器结合了使用开放软件的信息屏障和认证技术，然后在某些国际应用中对其特征可能被分类的材料有用。拟议的NMIS系统的信息屏障版本将由探测器和电缆、处理数据的红色(机密侧)计算机系统和处理计算机接口的黑色(非机密侧)计算机系统组成。该系统可以使用洛斯阿拉莫斯国家实验室提出的IB包装器概念和桑迪亚提出的软件完整性(数字签名)系统。由于它完全基于商用组件，因此整个系统，包括NMIS数据采集板，都可以用商用的现成组件来构建。ONV正在将该系统开发成潜在军备控制条约的可现场系统(FNMIS)。该系统将采用模块化结构，将射频屏蔽模块通过适当的控制和信号电缆在金属导管中连接到处理器。FNMIS目前正在设计中，目的是最终纳入伽马射线能谱，并设置信息屏障来保护机密信息。系统硬件和软件可以被配置成获得以下信息：钚的存在、钚质量、Pu-240/239比、钚几何形状、钚金属与非金属(不含金属)、钚金属与非金属(或上次提纯)的处理时间(年龄)、铀存在、铀质量、铀浓缩、铀几何形状、铀金属与非金属化合物(不含金属)、铍的存在和质量、氚和氘气瓶的存在、氦和氘气瓶、氦和化学武器。表1-4给出了所测定的量、测定方法、有源(外部中子源)或无源以及所涉及的测量设备的矩阵。这些属性中的一些可以通过多种数据分析方法获得。高浓缩铀、钚和氦的伽马射线光谱分析方法已经由其他实验室开发，是众所周知的，并将纳入其中。«更少