A segurança das fontes de radiação, em particular, e a segurança da energia nuclear, em geral, são atualmente as principais preocupações da comunidade internacional1. Nos últimos anos, as tecnologias de radiação e nuclear foram implantadas de forma rápida e ampla em vários setores industriais e econômicos e na sociedade, o que trouxe vários benefícios práticos. No entanto, o gerenciamento, transporte, armazenamento e uso de fontes de radiação são complicados por muitos desafios. De fato, muitas fontes de radiação foram perdidas, resultando em impactos significativos na estabilidade econômica e social2. Uma fonte radioativa que não está sob controle regulatório, seja porque nunca esteve sob controle regulatório ou porque foi abandonada, perdida, extraviada, roubada ou transferida sem a devida autorização, é chamada de fonte órfã3. Fontes órfãs têm causado acidentes com consequências graves, até mesmo fatais, como resultado da exposição de indivíduos à radiação4.
A fusão de uma fonte órfã com sucata ou sua ruptura, quando misturada com sucata, também resultou em metal reciclado e resíduos contaminados4. Se isso acontecer, operações de limpeza caras podem ser necessárias. Se o material contaminado não for detectado na instalação de reciclagem e produção de metais, os trabalhadores podem ser expostos à radiação e os radionuclídeos podem ser incorporados a vários produtos acabados e resíduos, o que, por sua vez, pode levar à exposição dos usuários desses produtos. A preocupação com os acidentes envolvendo fontes órfãs, incluindo aqueles ocorridos nas indústrias de reciclagem e produção de metais, levou ao estabelecimento de um Código de Conduta sobre Segurança e Proteção de Fontes Radioativas (Código de Conduta)5. Na seção de princípios gerais do Código, também se afirma que cada país deve dispor de sistemas técnicos para responder rapidamente com o objetivo de controlar fontes radioativas roubadas e abandonadas e eliminar ou minimizar suas consequências. No entanto, a possibilidade de fontes órfãs estarem presentes na sucata permanece6. Fontes radioativas perdidas são geralmente fontes seladas, feitas de hastes e pellets de metal, e seus recipientes também são de metal. Portanto, quando a fonte radioativa é perdida, ela geralmente é vendida para um catador de sucata de aço para reciclagem2,6,7,8. Esta é a razão pela qual todos os países estão muito interessados em controlar fontes radioativas em instalações de reciclagem de sucata. A IAEA tem diretrizes técnicas para lidar com isso em seu documento1 “Controle de fontes órfãs e outros materiais radioativos nas indústrias de reciclagem e produção de metais” (Guia de Segurança Específico, No. SSG-17, Viena, 2012). Materiais radioativos e nucleares podem constituir uma ameaça à saúde pública e à segurança nacional na forma de ameaças de terrorismo, fontes órfãs, acidentes nucleares ou contaminação radioativa9. Como os detectores de radiação instalados nos principais portos de entrada são um componente-chave da estratégia geral para proteger os países do terrorismo nuclear10. No Vietnã, também existem regulamentos com a responsabilidade de detectar fontes radioativas fora do controle regulamentar para reciclagem de sucata e instalações de produção7.
Com o avanço da ciência e da tecnologia, especialmente no campo das tecnologias de detecção nuclear, muitas tecnologias e equipamentos especializados foram desenvolvidos para garantir a segurança e proteção de fontes radioativas, como monitores de portal de radiação (RPMs), detectores pessoais de radiação ( PRDs), dispositivos portáteis de identificação de radioisótopos (RIIDs), detectores móveis e transportáveis, sistemas de imagem radiográfica empregam raios-x ou raios gama11. Esses dispositivos operam individualmente, têm altos custos de operação e manutenção e não são adequados para instalações de reciclagem de sucata de pequeno e médio porte. Outro desafio é que, quando as fontes órfãs estão escondidas em sucata, isso protege sua atividade dos detectores tradicionais nos portais que escaneiam os caminhões que chegam12.
A detecção de material radioativo em resíduos é de suma importância para a proteção do meio ambiente12. Neste relatório, apresentamos a proposta e o desenvolvimento de um Sistema de Sensor de Internet de Radiação (IoRSS) para aprimorar o uso de sistemas de detecção nuclear para detectar materiais nucleares e outros materiais radioativos fora do controle regulatório em pontos de entrada/saída e outros locais comerciais de reciclagem de sucata de metal e instalações de produção. Para maximizar a capacidade de detectar, identificar, localizar e responder a incidentes de radiação nuclear, propomos e aplicamos avanços em computação, comunicação, desenvolvimento de algoritmos, ferramentas de software e hardware em uma rede integrada de sensores distribuídos13,14, 15,16 e LoRa17,18 comunicações sem fio que contribuem para aumentar a capacidade de detecção radiológica e nuclear e atividades de resposta. A implementação do IoRSS facilitou a conscientização situacional aprimorada e melhores recursos para detectar, identificar, localizar e responder a incidentes, integrando dados de vários dispositivos fixos e móveis de detecção de radiação em detectores distribuídos e aplicando algoritmos avançados de processamento de dados.
As principais contribuições e novidades do artigo são apresentadas a seguir.
O restante deste artigo está organizado da seguinte forma. A seção “revisão da literatura” destaca a revisão da literatura de ponta sobre aspectos da abordagem IoT para detecção e monitoramento de radiação, busca e localização de fontes radioativas perdidas e detectores de materiais radioativos e nucleares. A proposta detalhada para um sistema de sensor de radiação baseado em IoT (IoRSS), incluindo a arquitetura do sistema e o design de hardware, é descrita na seção “arquitetura do sistema e design de hardware para um sistema de sensor de radiação baseado em IoT (IoRSS)”. Os processos de detecção de radiação, identificação, alerta e resposta ao incidente de radiação são descritos na seção “Protocolos de operação IoRSS”. Na seção “resultados de teste e análise”, apresentamos os resultados de extensos testes de campo em instalações de produção e reciclagem de sucata para avaliar o desempenho da proposta. A configuração experimental e os resultados encontrados também são extensivamente analisados e discutidos nesta seção. Por fim, nossas conclusões e trabalhos futuros são descritos na seção “conclusões e trabalhos futuros”.
