طراحی و شبیه سازی یک سیستم فرضی جهت کشف مواد منفجره بر مبنای تکنیک PGNAA

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه شهید بهشتی

2 دانشگاه امیر کبیر

3 دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی

چکیده

مواد منفجره شامل عناصری از قبیل H، C، N و O با مقدار و نسبت‌های مشخص می‌باشند. عناصر نیتروژن و اکسیژن نسبت به بقیه فراوان‌تر هستند و این مقدار از نیتروژن یک مشخصه عالی برای کشف مواد منفجره می‌باشد. با تعیین میزان نیتروژن انباشته در محیط، می‌توان به احتمال وجود ماده منفجره در آن محیط پی برد. در این مقاله جهت کشف و آشکارسازی مواد منفجره، از تکنیک آنالیز گامای آنی در فعالسازی نوترونی (PGNAA) استفاده شده است. به کمک این روش می‌توان بسته‌های مشکوک و چمدان‌های محتوی مواد منفجره را شناسایی و از ورود آن به داخل سازمان‌های دولتی، موسسات نظامی، فرودگاه‌ها، بنادر، سفارتخانه‌ها، بانک-ها، نیروگاه، سازمان‌های بزرگ و شرکت‌های حساس جلوگیری نمود. هسته نیتروژن تقریبا همزمان با جذب نوترون‌های حرارتی طیف تابش گامایی با انرژی MeV83/10 از خود ساطع می‌نماید. در سیستم طراحی شده از چشمه بعنوان مولد نوترون و آشکارساز NaI جهت دریافت گامای منتشره استفاده شده است. در این سیستم، جهت شبیه‌سازی ترابرد نوترون - فوتون از کد MCNPX2.6 استفاده گردیده است. در طراحی این سیستم از ضخامت‌های مختلف پارافین به منظور کندسازی نوترون و نیز ضخامت‌های مختلف سرب جهت رعایت اصول حفاظ‌سازی و فیزیک بهداشت استفاده شد. سیستم طراحی شده قادر به شناسایی ماده منفجره NG با وزن 323 گرم در مدت زمان 10 دقیقه و شناسایی ماده منفجره NG با وزن 1023 گرم در مدت زمان یک دقیقه می‌یاشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Design and simulation of a hypothetical system for explosives detection based on PGNAA technique

نویسندگان [English]

  • Mahdi Amiri 1
  • Sajad Bayat 2
  • Hamid Shafaei 1
  • Seyed Mohammad Hasheminejad 3
چکیده [English]

Explosives include elements such as H, C, N and O with specific the amount and ratio. Nitrogen and oxygen are more abundant than others and the amount of nitrogen is an excellent characteristic to detect explosives. The Probability of existing explosives in an environment could be found out by acquiring the amount of nitrogen accumulated in the environment. In this paper, the prompt gamma neutron activation analysis (PGNAA) technique has been used in order to detection and identification of explosives. Using this method, one could detect suspicious packages and bags containing explosives and they are prevented to entry into government agencies, military facilities, airports, ports, embassies, banks, power plants, major organizations and sensitive companies. The nitrogen nucleus emits the thermal neutrons and gamma radiation spectrum 10.83 MeV almost at the same time as it absorbs them. In the designed system, the source and NaI detector has been used as neutron generator and emitted gamma receiver respectively. MCNPX2.6 code has been exploited to simulate neutron - photon transport In this system. To design this system, different thickness of paraffin and lead have been utilized to moderate neutrons and comply with shielding principles and health physics respectively. The designed system is capable of detecting NG explosive with a weight of 323 g and 1023 g for 10 minutes and one minute respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • explosives
  • detection
  • thermal neutrons
  • MCNP code
  • PGNAA technique