Projekt budowy nowatorskich systemów antyterrorystycznych w IPJ

fot. Iwona Zawrocka/IPJ

Stacjonarne urządzenia do prześwietlania tirów i kontenerów oraz mobilne przyrządy do detekcji materiałów wybuchowych powstają w Instytucie Problemów Jądrowych w Świerku. Projekt budowy unikatowej w skali świata aparatury do celów antyterrorystycznych, łączącej zaawansowane technologie akceleratorowe z najnowszymi technikami detekcji promieniowania gamma, wchodzi obecnie w fazę intensywnych eksperymentów.

Rosnąca skala zniszczeń, jakie może wywołać nawet pojedynczy atak terrorystyczny, wymaga stosowania coraz czulszych metod ochrony granic. Od prawie dwóch lat Instytut Problemów Jądrowych (IPJ) w Świerku realizuje projekt „Akceleratory i detektory” (AiD), w ramach którego powstają dwa unikatowe w skali świata systemy detekcyjne do zastosowań antyterrorystycznych, pozwalające szybko i skutecznie wykrywać materiały niebezpieczne w portach przeładunków kontenerowych, dużych węzłach kolejowych i przejściach granicznych. Wraz z oddaniem do użytku świeżo wyremontowanej hali w ośrodku w Świerku, praca nad projektem przechodzi do fazy intensywnych doświadczeń i testów. Jednym z podstawowych zadań projektu AiD, realizowanego w całości przez Instytut Problemów Jądrowych im. Andrzeja Sołtana w Świerku, jest budowa demonstracyjnego urządzenia do prześwietlania ładunków na granicach, ze szczególnym uwzględnieniem możliwości wykrywania materiałów rozszczepialnych, wybuchowych i toksycznych. Powstające urządzenie radiograficzne zostanie wyposażone w unikatowy dwuenergetyczny akcelerator generujący promieniowanie rentgenowskie. „Dzięki dwóm energiom promieniowania będziemy mogli podczas detekcji ustalić, czy w prześwietlanym kontenerze lub tirze mamy do czynienia z grubą warstwą lekkich pierwiastków, czy z cienką ciężkich. Żadne z urządzeń obecnie pracujących na granicach, w żadnym państwie świata, nie ma takich możliwości” – wyjaśnia prof. dr hab. Marek Moszyński z IPJ, kierujący w ramach projektu AiD grupą odpowiedzialną za zagadnienia detekcyjne.

Prześwietlany samochód lub kontener będzie przesuwał się między akceleratorem generującym dwuenergetyczną wiązkę rentgenowską w formie wachlarza, a długim, pionowym rzędem detektorów krzemowych. Ponieważ wiązka będzie generowana z częstotliwością 100-500 Hz, w efekcie skanowania celnik zobaczy zbiór przekrojów obiektu, pozwalający odtworzyć jego strukturę wewnętrzną. „Ważny przy tym jest fakt, że będziemy potrafili ustalić przybliżoną gęstość oraz liczbę atomową prześwietlanych materiałów” – podkreśla doktorantka Joanna Iwanowska z IPJ. Z uwagi na możliwość przebywania istot żywych w prześwietlanych obiektach, dawki promieniowania są konsultowane z Międzynarodową Agencją Energii Atomowej. Wersja demonstracyjna urządzenia będzie gotowa w 2013 roku, do służb celnych pierwsze egzemplarze trafią nieco później.

Drugim urządzeniem o charakterze antyterrorystycznym, konstruowanym w ramach projektu AiD, jest przyrząd do detekcji materiałów wybuchowych. Wykorzystuje on wiązkę neutronów, która wzbudza materiały na swej drodze. Emitowane przez nie promieniowanie gamma pozwoli na przybliżoną identyfikację substancji. Naukowcy koncentrują się obecnie na metodach detekcji węgla, wodoru, tlenu i azotu. Badając proporcje między liniami widmowymi tych pierwiastków, będzie można określić prawdopodobne związki chemiczne, a tym samym ustalić z bezpiecznej odległości, czy np. w podejrzanym samochodzie rzeczywiście znajdują się materiały wybuchowe. Urządzenia z wiązkami neutronowymi będą miały stosunkowo małe rozmiary, co umożliwi ich instalowanie m.in. na mobilnych robotach używanych przez oddziały antyterrorystyczne. „Budowa przyrządu do prześwietleń wiązką neutronów wymaga dużego nakładu prac w zakresie detekcji promieniowania. Chodzi nie tylko o zbudowanie odpowiednich detektorów, ale również o opracowanie odpowiedniego oprogramowania do analizy widm gamma” – mówi doktorant Łukasz Kaźmierczak z IPJ. Istotnymi zagadnieniami są fizyka oddziaływania neutronów z różnymi materiałami oraz testy detektorów promieniowania gamma. Badania te wkraczają obecnie w fazę intensywnych doświadczeń i pomiarów. Stało się to możliwe m.in. dzięki oddaniu do użytku świeżo wyremontowanej hali na terenie ośrodka w Świerku. W hali będą prowadzone testy z generatorem wiązek neutronowych, rejestracją promieniowania gamma za pomocą detektorów scyntylacyjnych, a w późniejszej fazie – doświadczenia z prześwietlaniem pojemników wielkogabarytowych za pomocą promieniowania rentgenowskiego.

Grupa kierowana przez prof. Moszyńskiego składa się w znacznej części z młodych naukowców, zatrudnionych specjalnie do realizacji projektu „Akceleratory i detektory”. Zespół może się już pochwalić sukcesami na arenie międzynarodowej. Podczas zeszłotygodniowej konferencji 2010 Nuclear Science Symposium w Knoxville w stanie Tennessee, organizowanej przez IEEE Nuclear & Plasma Sciences Society, zaprezentowano osiem nowych prac naukowych – liczbę drugą co do wielkości spośród wszystkich uczestników spotkania. Zainteresowanie wzbudziła zwłaszcza praca doktorantki Martyny Grodzickiej, będąca pierwszym kompleksowym porównaniem własności fotopowielaczy krzemowych względem ich klasycznych odpowiedników.

Badaniom naukowym i testom technicznym towarzyszą konsultacje z przyszłymi użytkownikami urządzeń. Przeprowadzony w tym tygodniu w Świerku panel ekspercki był dla naukowców okazją do zapoznania się z potrzebami i uwagami przedstawicieli Straży Granicznej, celników i policji. Podczas spotkania rozmawiano również z przedstawicielami przemysłu nad możliwością seryjnej produkcji powstających urządzeń antyterrorystycznych. Nowatorskie przyrządy detekcyjne do szybkiego wykrywania materiałów niebezpiecznych mają istotne znaczenie dla Polski, której granice północna i wschodnia stały się w 2007 roku granicami Unii Europejskiej. Rozwiązania powstające w Instytucie Problemów Jądrowych w Świerku, wykorzystujące promieniowanie rentgenowskie i wiązki neutronowe, pomogą zapewnić najwyższą jakość ochrony granic.

Projekt „Akceleratory i detektory” oprócz działań z zakresu ochrony antyterrorystycznej obejmuje również budowę urządzeń demonstracyjnych do trzech rodzajów akceleratorowych terapii nowotworów. Łączna wartość projektu, przewidzianego na lata 2008-2013, to 85,6 mln zł, w tym udział Unii Europejskiej wynosi 67,5 mln zł.