- El detector de radiación desarrollado por ORNL permite la monitorización de materiales nucleares en tiempo real.
- El dispositivo puede instalarse en los conductos de climatización, proporcionando una monitorización continua y en tiempo real de la radiación.
- Utiliza cristales de plástico de bajo coste, lo que reduce el coste total del detector.
- El monitor también impide que actores ilícitos acumulen material nuclear, reforzando la seguridad nacional.
El Oak Ridge National Laboratory (ORNL) ha desarrollado un detector de radiación compacto y de bajo coste para monitorizar de forma continua y en tiempo real la acumulación de material nuclear en los conductos de climatización de las instalaciones. El dispositivo está diseñado para sustituir los lentos métodos de inspección manual, ofreciendo un sistema automatizado y económico. En esencia, se trata de un cilindro automatizado que se acopla directamente a los conductos de ventilación para proporcionar una monitorización continua y en tiempo real de la radiación. Este método de monitorización contribuirá a mejorar la seguridad de las instalaciones nucleares, la protección del medio ambiente y la seguridad nacional.
En las plantas de procesamiento de combustible nuclear, los conductos de climatización actúan como vías de ventilación en el techo, encargadas de recircular, filtrar y expulsar continuamente el aire interior. Aunque estas instalaciones manipulan materiales radiactivos en zonas de procesamiento estrictamente confinadas y protegidas por filtros HEPA, diminutas partículas de polvo, como las de uranio, pueden escapar al flujo de aire. Con el tiempo, estas minúsculas partículas radiactivas se depositan en las paredes internas de los conductos metálicos. Permitir que el polvo nuclear sin monitorizar se acumule en estos conductos del techo crea una fuente de radiación sin blindaje que pone en riesgo la salud de los trabajadores y plantea un grave riesgo para la seguridad nacional ante el robo o desvío de materiales no contabilizados.
Cómo funciona el nuevo monitor
Este nuevo monitor escanea los conductos de ventilación cada minuto para proporcionar una vigilancia continua y detectar la acumulación de material nuclear, cumpliendo con los máximos estándares de seguridad y protección.
Este dispositivo de 12 pulgadas opera en dos modos sencillos según las necesidades de la instalación. Puede funcionar con batería durante hasta un mes, capturando y almacenando muestras de datos cada minuto. Cuando se conecta mediante alimentación a través de Ethernet, transmite y guarda datos cada segundo para un seguimiento en tiempo real. Ethernet sustituye a las antiguas conexiones USB, lo que permite enlaces de mayor distancia entre los conductos de climatización del techo y el centro de monitorización central. Para que el sistema sea realmente fluido, los investigadores combinaron el hardware con un software avanzado. Los algoritmos mejorados con IA se entrenaron con datos reales de instalaciones obtenidos durante pruebas realizadas en ORNL.
Una vez integrado, el software inteligente analiza automáticamente las señales de radiación y activa una alarma en el instante en que los materiales peligrosos se acumulan hasta niveles inseguros.
Mejora de la rentabilidad y la seguridad
En conjunto, el sistema también es relativamente económico. El coste de los elementos típicos de detección supera los US$10,000 (unos HK$78,000). El equipo de ORNL diseñó el dispositivo en torno a un cristal de centelleo de plástico barato que cuesta solo uno o dos dólares. Cuando la radiación impacta en el detector, este cristal de bajo coste emite destellos de luz en forma de fotones. A continuación, un fotomultiplicador de silicio convierte estos pulsos de luz en señales eléctricas. Materiales como el uranio generan firmas energéticas únicas. Por ello, el sistema está programado para contar los pulsos eléctricos específicos y señalar de inmediato los niveles de radiación inseguros.
El responsable del proyecto, Brett Witherspoon, explicó que el dispositivo combina un procesamiento analógico de bajo consumo, heredado de tecnologías previas, con un microcontrolador digital moderno y seguro. Sustituir los voluminosos tubos de vacío por fotomultiplicadores de silicio compactos permite al detector ofrecer una mejor resistencia a la temperatura y reduce tanto su tamaño como su coste.
La elección de cristales de plástico de apenas uno o dos dólares, en lugar de otras alternativas que cuestan entre 1,000 y US$10,000 (unos HK$78,000), permite a las instalaciones nucleares desplegar la monitorización de radiación de forma mucho más económica. «Esto es mil veces más barato que la tecnología actual, y los dispositivos diseñados específicamente para este propósito ofrecen a las instalaciones nucleares una alternativa más precisa, fácil de usar y rentable», señaló Kelly Gotz, investigadora principal del proyecto. «Estos dispositivos harán que las instalaciones nucleares sean más seguras y eficientes, ya que reducen la carga regulatoria.» Además de proteger frente a la radiación sin blindaje, el monitor aborda un problema clave de seguridad nacional: impedir que actores ilícitos recojan secretamente material nuclear no contabilizado atrapado en los conductos.
Potencial de aplicaciones futuras
Esta aplicación no se limita a las plantas de combustible. Actualmente, los investigadores están sometiendo la electrónica a pruebas de estrés bajo temperaturas extremadamente altas, con el objetivo de desplegar el monitor en la próxima generación de reactores de sales fundidas, en reactores modulares pequeños (SMRs) e incluso en accesos perimetrales exteriores en entornos hostiles para prevenir robos.
Característica Especificación Tamaño 12 pulgadas Autonomía con batería Hasta un mes Frecuencia de captura de datos Cada minuto Frecuencia de transmisión de datos Cada segundo
Impacto y perspectivas de aplicación del nuevo detector de radiación
El desarrollo de este nuevo detector de radiación marca un avance significativo en la tecnología de monitorización de seguridad en instalaciones nucleares. Al ofrecer una solución de monitorización de bajo coste y alta eficiencia, esta tecnología no solo puede reducir la carga operativa, sino también prevenir eficazmente la acumulación ilícita de materiales radiactivos, reforzando así la seguridad nacional. Con la expansión de sus aplicaciones futuras —incluido su uso en reactores de sales fundidas y reactores modulares pequeños—, esta tecnología tiene el potencial de desempeñar un papel clave en múltiples ámbitos, promoviendo el desarrollo seguro de la energía nuclear.