La seguridad de las fuentes de radiación, en particular, y la seguridad de la energía nuclear, en general, son actualmente las principales preocupaciones de la comunidad internacional1. En los últimos años, las tecnologías nucleares y de radiación se han desplegado rápida y ampliamente en varios sectores industriales y económicos y en la sociedad, lo que ha traído varios beneficios prácticos. Sin embargo, la gestión, el transporte, el almacenamiento y el uso de fuentes de radiación se ven complicados por muchos desafíos. De hecho, se han perdido muchas fuentes de radiación, lo que ha tenido un impacto significativo en la estabilidad económica y social2. Una fuente radiactiva que no está bajo control reglamentario, ya sea porque nunca ha estado bajo control reglamentario o porque ha sido abandonada, perdida, extraviada, robada o transferida de otro modo sin la debida autorización, se denomina fuente huérfana3. Las fuentes huérfanas han dado lugar a accidentes con consecuencias graves, incluso mortales, como consecuencia de la exposición de las personas a las radiaciones4.
La fusión de una fuente huérfana con chatarra o su ruptura, al mezclarse con chatarra, también ha dado como resultado metal reciclado y residuos contaminados4. Si esto sucede, pueden ser necesarias costosas operaciones de limpieza. Si el material contaminado no se detecta en la instalación de reciclaje y producción de metales, los trabajadores pueden estar expuestos a la radiación y los radionucleidos pueden incorporarse a diversos productos terminados y desechos, lo que, a su vez, puede dar lugar a la exposición de los usuarios de estos productos. La preocupación por los accidentes relacionados con fuentes huérfanas, incluidos los ocurridos en las industrias de producción y reciclaje de metales, condujo al establecimiento de un compromiso internacional Código de conducta sobre la seguridad tecnológica y física de las fuentes radiactivas (Código de conducta)5. En la sección de principios generales del Código, también se establece que cada país debe contar con sistemas técnicos para responder rápidamente con el objetivo de controlar las fuentes radiactivas robadas y abandonadas y eliminar o minimizar sus consecuencias. No obstante, se mantiene la posibilidad de que haya fuentes huérfanas en la chatarra6. Las fuentes radiactivas perdidas suelen ser fuentes selladas, hechas de varillas y gránulos metálicos, y sus contenedores también son metálicos. Por lo tanto, cuando se pierde la fuente radiactiva, normalmente se vende a un reciclador de chatarra de acero para su reciclaje2,6,7,8. Esta es la razón por la que todos los países están muy interesados en controlar las fuentes radiactivas en las instalaciones de reciclaje de chatarra. El OIEA cuenta con directrices técnicas para tratar este tema en su documento1 “Control of Orphan Sources and Other Radiactive Material in the Metal Recycling and Production Industries” (Specific Safety Guide, No. SSG-17, Vienna, 2012). Los materiales radiactivos y nucleares pueden constituir una amenaza para la salud pública y la seguridad nacional en forma de amenazas de terrorismo, fuentes huérfanas, accidentes nucleares o contaminación radiactiva9. Dado que los detectores de radiación instalados en los principales puertos de entrada son un componente clave de la estrategia general para proteger a los países del terrorismo nuclear10. En Vietnam, también existen regulaciones con la responsabilidad de detectar fuentes radiactivas fuera del control regulatorio para las instalaciones de producción y reciclaje de chatarra7.
Con el avance de la ciencia y la tecnología, especialmente en el campo de las tecnologías de detección nuclear, se han desarrollado muchas tecnologías y equipos especializados para garantizar la seguridad de las fuentes radiactivas, como monitores de pórtico de radiación (RPM), detectores personales de radiación ( PRD), dispositivos portátiles de identificación de radioisótopos (RIID), detectores móviles y transportables, sistemas de imágenes radiográficas que emplean rayos X o rayos gamma11. Estos dispositivos funcionan individualmente, tienen altos costos de operación y mantenimiento y no son adecuados para plantas de reciclaje de chatarra de tamaño pequeño y mediano. Otro desafío es que cuando las fuentes huérfanas se ocultan en chatarra que protege su actividad de los detectores tradicionales en los portales que escanean los camiones entrantes12.
La detección de material radiactivo en los residuos es de suma importancia para la protección del medio ambiente12. En este informe, presentamos la propuesta y el desarrollo de un Internet of Radiation Sensor System (IoRSS) para mejorar el uso de sistemas de detección nuclear para detectar materiales nucleares y otros materiales radiactivos fuera del control reglamentario en puntos de entrada/salida y otros lugares comerciales de instalaciones de producción y reciclaje de chatarra. Para maximizar la capacidad de detectar, identificar, ubicar y responder a incidentes de radiación nuclear, proponemos y aplicamos avances en computación, comunicaciones, desarrollo de algoritmos, herramientas de software y hardware en una red integrada de sensores distribuidos13,14, 15,16 y LoRa17,18 comunicaciones inalámbricas que contribuyen a mejorar la capacidad de detección radiológica y nuclear y las actividades de respuesta. La implementación de IoRSS ha facilitado una mejor conciencia situacional y mejores capacidades para detectar, identificar, ubicar y responder a incidentes al integrar datos de múltiples dispositivos fijos y móviles de detección de radiación a través de detectores distribuidos y aplicar algoritmos avanzados de procesamiento de datos.
Las principales contribuciones y novedades del artículo se detallan a continuación.
El resto de este documento está organizado de la siguiente manera. La sección de "revisión de la literatura" destaca la revisión de la literatura de vanguardia sobre aspectos del enfoque de IoT para la detección y el monitoreo de la radiación, la búsqueda y ubicación de fuentes radiactivas perdidas y detectores de materiales radiactivos y nucleares. La propuesta detallada para un sistema de sensor de radiación basado en IoT (IoRSS), incluida la arquitectura del sistema y el diseño de hardware, se describe en la sección "Arquitectura del sistema y diseño de hardware para un sistema de sensor de radiación basado en IoT (IoRSS)". Los procesos de detección de radiación, identificación, alerta y respuesta a incidentes de radiación se describen en la sección “Protocolos de operación de IoRSS”. En la sección de "resultados y análisis de las pruebas", presentamos los resultados de extensas pruebas de campo en instalaciones de producción y reciclaje de chatarra para evaluar el desempeño de la propuesta. La configuración experimental y los hallazgos de los resultados también se analizan y discuten ampliamente en esta sección. Finalmente, nuestras conclusiones y trabajo futuro se describen en la sección “conclusiones y trabajo futuro”.
