Un nuevo algoritmo podría permitir más rápido, detección menos costosa de materiales nucleares aptos para armas en las fronteras, diferenciando rápidamente entre firmas de radiación benigna e ilícita en la misma carga.

El desarrollo es una colaboración entre investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, la Universidad de Michigan, Laboratorio Nacional de Los Alamos, Universidad Heriot-Watt (Edimburgo, REINO UNIDO), y la Universidad de Edimburgo.

"Esperamos que los hallazgos sean útiles para reducir las falsas alarmas positivas en los monitores de portal de radiación, incluso en escenarios con múltiples fuentes presentes, y permitir el uso de detectores rentables, como centelleadores orgánicos, "dijo Angela DiFulvio, un profesor asistente de nuclear, ingeniería de plasma y radiología en la Universidad de Illinois y autor correspondiente del estudio publicado recientemente en Informes científicos de la naturaleza .

DiFulvio también es un ex investigador postdoctoral en el Grupo de Detección de No Proliferación Nuclear de la U-M, dirigido por Sara Pozzi, profesor de ingeniería nuclear y ciencias radiológicas.

Las naciones deben proteger a sus ciudadanos de la amenaza del terrorismo nuclear. La seguridad nuclear disuade y detecta el contrabando de materiales nucleares especiales:uranio altamente enriquecido, plutonio apto para armas, o materiales que producen mucha radiación, a través de las fronteras nacionales.

Los investigadores desarrollaron un algoritmo capaz de identificar señales de radiación débiles, como el que se puede ver en los materiales revestidos de plutonio que absorben la radiación. Funciona incluso en presencia de un fondo de alta radiación, incluidas las fuentes cotidianas como los rayos cósmicos del espacio y el radón de la roca bajo los pies.

Según sus resultados, creen que el uso de su algoritmo podría mejorar la capacidad de los monitores de portal de radiación en las fronteras nacionales para diferenciar entre la actividad potencial de contrabando y las fuentes de radiación benignas. Por ejemplo, materiales radiactivos de origen natural, como cerámica y fertilizantes, o radionúclidos en pacientes de medicina nuclear tratados recientemente, puede activar alarmas "molestas" en las instalaciones de escaneo de radiación.

"También existe la preocupación de que alguien quiera enmascarar una fuente radiactiva, o material nuclear especial, mediante el uso de materiales radiactivos de origen natural, como granito o arena para gatos, "dijo Pozzi, quien también es el autor principal del artículo.

"A medida que se escanean vehículos o cajas, los datos del detector se pueden pasar a través de estos algoritmos que desmezclan las diferentes fuentes. Los algoritmos pueden identificar rápidamente si hay materiales nucleares especiales presentes, " ella añadió.

Desmezclar las fuentes para que la actividad de contrabando no pueda ocultarse entre fuentes de radiación benignas es difícil de hacer rápidamente. Para eso, el equipo recurrió a especialistas en aprendizaje automático, quién podría usar los datos recopilados por el grupo de Pozzi para "entrenar" algoritmos para buscar las firmas de materiales que podrían usarse para fabricar una bomba nuclear.

"Creamos un modelo de desmezcla que refleja la física básica del problema y también es susceptible de un cálculo rápido, "dijo el coautor Alfred Hero, el profesor universitario distinguido John H. Holland de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación y el profesor R. Jamison y Betty Williams de ingeniería U-M.

Esta investigación se inició en la U-M como parte del Consorcio de Tecnología de Verificación, un programa de investigación de no proliferación nuclear de $ 25 millones de 5 años financiado por la Administración de Seguridad Nacional Nuclear de EE. UU., dirigido por Pozzi. DiFulvio continuó el trabajo cuando se mudó a UIUC en 2018.

"Este trabajo es un poderoso ejemplo del beneficio de una colaboración estrecha y sostenida entre científicos de datos computacionales e ingenieros nucleares, que se traduce en una mejora importante de la detección e identificación de radiaciones nucleares, "Dijo Hero.

El papel se titula, "Expectativa de propagación de la identificación de radionucleidos débiles en los monitores de portal de radiación, "y se publica en la revista Informes científicos .