Zejména bezpečnost zdrojů záření a bezpečnost jaderné energie obecně jsou v současnosti hlavními zájmy mezinárodního společenství1. V posledních letech byly radiační a jaderné technologie rychle a široce rozmístěny v různých průmyslových a hospodářských odvětvích a společnosti, což přineslo různé praktické výhody. Správa, přeprava, skladování a používání zdrojů záření však komplikuje mnoho problémů. Ve skutečnosti došlo ke ztrátě mnoha zdrojů záření, což mělo významný dopad na ekonomickou a sociální stabilitu2. Radioaktivní zdroj, který nepodléhá regulační kontrole, ať už proto, že nikdy nebyl pod regulační kontrolou, nebo proto, že byl opuštěn, ztracen, nesprávně umístěn, odcizen nebo jinak převezen bez řádného povolení, se nazývá osiřelý zdroj3. Osiřelé zdroje vedly k nehodám s vážnými, až smrtelnými následky v důsledku vystavení jednotlivců radiaci4.
Tavení osiřelého zdroje s kovovým šrotem nebo jeho roztržení při smíchání s kovovým šrotem má také za následek kontaminovaný recyklovaný kov a odpad4. Pokud k tomu dojde, může být nutné provést nákladné čištění. Pokud není kontaminovaný materiál detekován v zařízení na recyklaci a výrobu kovů, mohou být pracovníci vystaveni záření a radionuklidy se mohou začlenit do různých hotových výrobků a odpadů, což může vést k expozici uživatelů těchto výrobků. Obavy z nehod týkajících se opuštěných zdrojů, včetně těch, k nimž došlo v odvětví recyklace kovů a výroby, vedly k vytvoření mezinárodního závazku Kodex chování pro bezpečnost a zabezpečení radioaktivních zdrojů (Code of Conduct)5. V části Kodexu o obecných zásadách je také uvedeno, že každá země musí mít k dispozici technické systémy pro rychlou reakci s cílem kontrolovat odcizené a opuštěné radioaktivní zdroje a eliminovat nebo minimalizovat jejich následky. Přesto zůstává možnost výskytu opuštěných zdrojů v kovovém šrotu6. Ztracené radioaktivní zdroje jsou obvykle uzavřené zdroje, vyrobené z kovových tyčí a pelet, a jejich nádoby jsou také kovové. Proto při ztrátě radioaktivního zdroje bude obvykle prodán do sběrny ocelového šrotu k recyklaci2,6,7,8. To je důvod, proč všechny země mají velký zájem o kontrolu radioaktivních zdrojů v zařízeních na recyklaci kovového odpadu. IAEA má technické pokyny pro řešení tohoto problému ve svém dokumentu1 „Kontrola opuštěných zdrojů a jiného radioaktivního materiálu v průmyslu recyklace a výroby kovů“ (Specific Safety Guide, No. SSG-17, Vienna, 2012). Radioaktivní a jaderné materiály mohou představovat hrozbu pro veřejné zdraví a vnitřní bezpečnost ve formě hrozeb terorismu, opuštěných zdrojů, jaderných havárií nebo radioaktivní kontaminace9. Detektory záření instalované na hlavních vstupních přístavech jsou klíčovou součástí celkové strategie ochrany zemí před jaderným terorismem10. Ve Vietnamu také existují předpisy, které mají odpovědnost za odhalování radioaktivních zdrojů mimo regulační kontrolu pro zařízení na recyklaci kovového šrotu a výrobní zařízení7.
S pokrokem vědy a techniky, zejména v oblasti technologií jaderné detekce, bylo vyvinuto mnoho specializovaných technologií a zařízení k zajištění bezpečnosti a zabezpečení radioaktivních zdrojů, jako jsou monitory radiačních portálů (RPM), osobní detektory záření ( PRD), ruční radioizotopová identifikační zařízení (RIID), mobilní a přenosné detektory, radiografické zobrazovací systémy využívají rentgenové nebo gama záření11. Tato zařízení fungují samostatně, mají vysoké náklady na provoz a údržbu a nejsou vhodná pro malá a středně velká zařízení na recyklaci kovového odpadu. Další výzvou je, že když jsou osiřelé zdroje ukryty v kovovém šrotu, chrání jejich aktivitu před tradičními detektory na portálech, které skenují přijíždějící kamiony12.
Detekce radioaktivního materiálu v odpadech má zásadní význam pro ochranu životního prostředí12. V této zprávě představujeme návrh a vývoj systému Internet of Radiation Sensor System (IoRSS) s cílem zlepšit používání jaderných detekčních systémů k detekci jaderných a jiných radioaktivních materiálů mimo regulační kontrolu v místech vstupu/výstupu a dalších obchodních místech. zařízení na recyklaci a výrobu kovového šrotu. Abychom maximalizovali schopnost detekovat, identifikovat, lokalizovat a reagovat na incidenty jaderného záření, navrhujeme a aplikujeme pokroky v oblasti výpočetní techniky, komunikace, vývoje algoritmů, softwarových nástrojů a hardwaru v integrované síti distribuovaných senzorů13,14, Bezdrátové komunikace 15,16 a LoRa17,18, které přispívají k lepší schopnosti radiace a jaderné detekce a aktivitám reakce. Implementace IoRSS umožnila lepší situační povědomí a lepší schopnosti detekovat, identifikovat, lokalizovat a reagovat na incidenty integrací dat z více pevných a mobilních zařízení pro detekci radiace napříč distribuovanými detektory a použitím pokročilých algoritmů zpracování dat.
Níže jsou uvedeny hlavní příspěvky a novinky tohoto článku.
Zbytek tohoto dokumentu je uspořádán následovně. Část „přehled literatury“ zdůrazňuje nejnovější přehled literatury o aspektech přístupu internetu věcí k detekci a monitorování radiace, vyhledávání a lokalizaci ztracených zdrojů radioaktivního záření a detektorů radioaktivního a jaderného materiálu. Podrobný návrh systému senzorů záření na bázi IoT (IoRSS), včetně architektury systému a návrhu hardwaru, je popsán v části „architektura systému a návrh hardwaru pro systém senzorů záření na bázi IoT (IoRSS)“. Procesy detekce, identifikace, varování a reakce na radiační incident jsou popsány v části „Protokoly provozu IoRSS“. V části „výsledky testů a analýzy“ uvádíme výsledky rozsáhlých provozních testů v recyklačních a výrobních zařízeních kovového odpadu, abychom vyhodnotili výkon návrhu. Experimentální uspořádání a výsledky jsou také rozsáhle analyzovány a diskutovány v této části. Nakonec jsou naše závěry a budoucí práce popsány v části „závěry a budoucí práce“.
