Nueva tecnología de drones para la monitorización radiológica en situaciones de emergencia.
Tras un accidente nuclear, como el de la central nuclear de Fukushima Daiichi en 2011, la zona con contaminación radiactiva que rodea a un reactor puede ser demasiado peligrosa para que las personas ingresen a monitorizar la radiación. Esta tarea será más fácil gracias a una nueva tecnología que utiliza drones, desarrollada por el OIEA para su uso por las autoridades de la prefectura de Fukushima (Japón).
La instrumentación y metodología desarrolladas por el OIEA para aeronaves no tripuladas equipadas con detectores de radiación, cámaras y dispositivos GPS se ha puesto a prueba y validado en condiciones reales en la prefectura de Fukushima (Japón) y actualmente está disponible para su aplicación práctica en situaciones ordinarias y de emergencia. Sobre la base de esa experiencia, el OIEA está preparado para ayudar a los Estados Miembros interesados a desarrollar e implementar esta tecnología a fin de elaborar mapas radiológicos después de una emergencia nuclear o radiológica.
Esta tecnología presenta ventajas importantes, como el bajo costo de los drones y la posibilidad de evitar que las personas se expongan a la radiación al utilizarlos.
El OIEA y la prefectura de Fukushima comenzaron a trabajar juntos en el desarrollo y la aplicación de aeronaves no tripuladas para la monitorización radiológica en 2012. En el marco del Plan de Acción del OIEA sobre Seguridad Nuclear, el Organismo ha prestado asistencia a la prefectura de Fukushima mediante dos proyectos de cooperación consecutivos ejecutados de 2012 a 2020, por conducto de los cuales:
- Se proporcionó un sistema completo de instrumentación que utiliza aeronaves no tripuladas para medir la radiación, es decir, un sistema de detección de radiaciones con capacidades de procesamiento y almacenamiento de datos, desarrollado y construido en el Laboratorio de Ciencias e Instrumentación Nucleares (NSIL) del OIEA.
- Se elaboró una metodología de análisis e interpretación posterior a las mediciones y se impartieron capacitaciones tanto al personal de la prefectura de Fukushima como al del NSIL de Seibersdorf (Austria) sobre cómo utilizar la aeronave no tripulada y su sistema de instrumentación y cómo utilizar el software para la obtención e interpretación de datos.
Recientemente se han producido grandes avances en las aeronaves no tripuladas y se prevén otros importantes en un futuro próximo, entre ellos, mayores cargas útiles, detectores y sensores integrados, navegación autónoma optimizada y la capacidad de que trabajen junto con otras aeronaves no tripuladas, así como con sistemas terrestres. Actualmente, el OIEA está trabajando para integrar y poner a prueba instrumentación nueva y mejorada, incluida su adaptación a la siguiente generación de aeronaves no tripuladas.
“Estos novedosos avances permitirán aumentar el tiempo de vuelo de la aeronave no tripulada y determinar las tasas de dosis equivalente y los espectros gamma en una única medición”, afirma Danas Ridikas, Jefe de la Sección de Física del OIEA. “Combinado con las capacidades de cámaras de alta calidad, el nuevo sistema permitirá obtener un modelo completo de fotogrametría aérea en 3D superpuesto a los mapas radiológicos y la identificación de radionucleidos”.
Fotogrametría aérea completa en 3D superpuesta a un mapa radiológico obtenida mediante la utilización de una única aeronave no tripulada en dos vuelos consecutivos. (Imagen: OIEA y prefectura de Fukushima)
Las tecnologías que utilizan aeronaves no tripuladas serán cruciales para avanzar en la monitorización radiológica, lo que incluye mejorar tanto la aplicación de la cartografía del medio ambiente como la vigilancia a largo plazo de las zonas contaminadas, explica Miroslav Pinak, Jefe de la Sección de Seguridad y Monitorización Radiológicas del OIEA.
Los datos recopilados mediante los sistemas de aeronaves no tripuladas desarrollados por el OIEA y validados por la prefectura de Fukushima pueden utilizarse para evaluar los posibles riesgos radiológicos y ayudar a elaborar planes y estrategias adecuados de rehabilitación, descontaminación y gestión de desechos nucleares en el Japón.
Se hará público un documento técnico detallado del OIEA sobre los resultados del proyecto, en el que se tratan aspectos como la calibración de la instrumentación, la validación de la metodología, las mediciones in situ de la tasa de dosis y la reseña geográfica de los emplazamientos de almacenamiento temporal de desechos radiactivos en la prefectura de Fukushima, entre otros.
Los Estados Miembros del OIEA que lo soliciten tienen a disposición la tecnología, la metodología y las oportunidades de capacitación desarrolladas, que ya se están poniendo en práctica en algunos países con el apoyo del Organismo.
Las aeronaves no tripuladas están equipadas con detectores de radiación, cámaras y dispositivos GPS. Después de que la aeronave no tripulada despega, las lecturas de radiación y otra información pertinente se sincronizan con la posición GPS exacta, se envían en tiempo real al piloto en la estación terrestre y se almacenan a bordo. Tras aterrizar, se recuperan todos los datos detallados, lo que supone reconstruir la información fotográfica/geográfica junto con los datos corregidos de las mediciones de la radiación. Posteriormente, las fotografías similares a las tomadas por satélite y los análisis de las mediciones de datos de radiación se ponen a disposición de los encargados de la toma de decisiones para que adopten medidas ulteriores [1].
El Laboratorio de Ciencias e Instrumentación Nucleares (NSIL) proporciona conocimientos especializados, capacitación y apoyo para el uso eficaz de la instrumentación y las técnicas analíticas nucleares en una gran variedad de aplicaciones, prestando atención especial a la monitorización radiológica móvil, la espectrometría de rayos X, las tecnologías de aceleradores y los generadores compactos de neutrones.
El laboratorio se encarga también de gestionar el Portal de Instrumentación Nuclear, cuya finalidad es promover el intercambio de información, y de coordinar las pruebas de competencia aplicables a diversas técnicas analíticas.
El laboratorio es un destacado centro nodal de capacitación en temas relacionados con la instrumentación nuclear, el análisis por fluorescencia X (XRF) y las técnicas de monitorización radiológica móvil, así como con la tecnología de aceleradores y las aplicaciones conexas. Asimismo, imparte capacitación en la esfera de los radiotrazadores y las aplicaciones de la tecnología de la radiación.
Las sesiones de capacitación las organiza el OIEA periódicamente en Seibersdorf, o en cooperación con instituciones de los Estados Miembros que dispongan de instalaciones de última generación, así como con el Centro Internacional de Física Teórica (CIFT). El laboratorio mantiene acuerdos de colaboración con el sincrotrón Elettra de Trieste (Italia) y con el Instituto Ruđer Bošković de Zagreb (Croacia), que brindan oportunidades adicionales para la realización de actividades de capacitación práctica y de investigación, comprendida la facilitación de acceso a esas instalaciones para los usuarios internacionales.
Además, gracias a la Instalación de Ciencia Neutrónica, equipada con dos generadores de neutrones (D-D y D-T), el NSIL ofrece oportunidades de creación de capacidad en el ámbito de la física de neutrones y las técnicas afines, como el análisis por activación neutrónica y los métodos conexos, la radiografía/tomografía y las aplicaciones de radiotrazadores.
El laboratorio presta asistencia en el tratamiento de cuestiones relativas a la gestión de la calidad para el funcionamiento eficaz de la instrumentación y los laboratorios de XRF. Además, coordina la realización periódica de pruebas de competencia conforme a la norma ISO17043 a fin de ayudar a los laboratorios nacionales a evaluar su propio desempeño analítico.
Principales esferas de aplicación
- Monitorización radiológica móvil
El laboratorio desarrolla instrumentación y procedimientos, y organiza periódicamente talleres técnicos y misiones de demostración sobre la tasa de dosis de radiación y la determinación de la concentración de actividad mediante instrumentos móviles de monitorización radiológica y técnicas de caracterización in situ, por ejemplo el uso de mochilas y drones. Las mediciones in situ proporcionan los medios para llevar a cabo el examen rápido de la distribución espacial de los contaminantes, necesario para la evaluación ambiental de los contaminantes radiactivos e industriales y para las actividades de preparación para emergencias, rehabilitación y mitigación. Por medio del laboratorio, el OIEA estudia también la utilización de técnicas de monitorización radiológica móvil en la esfera de la seguridad física nuclear.
- Análisis elemental mediante fluorescencia X
El análisis elemental mediante la técnica de fluorescencia X se puede realizar de manera no destructiva (por ejemplo, con objetos valiosos o únicos) o con una preparación mínima de las muestras. Mediante haces de rayos X concentrados se puede determinar la distribución espacial de los elementos químicos con una resolución de unos pocos micrómetros. La radiación sincrotrónica ofrece ventajas adicionales y posibilidades de utilizar una gran variedad de otras técnicas analíticas de rayos X, entre ellas los métodos de análisis cerca de la superficie y de absorción y dispersión de rayos X, que son muy útiles en esferas como la alimentación, el patrimonio cultural, la criminalística y la ciencia de los materiales, entre otras.
- Tecnología de los aceleradores y sus aplicaciones
El laboratorio, por conducto de orientaciones técnicas o de misiones de evaluación, presta apoyo a los Estados Miembros para aplicar y utilizar de forma óptima la tecnología de los aceleradores, como las fuentes de iones, los sistemas de vacío y las estaciones finales equipadas con instrumentación específica. También realiza y facilita experimentos científicos en esta esfera en el marco de acuerdos con Elettra y el Instituto Ruđer Bošković [2].
[1] https-www.iaea.org/es/newscenter/news/ya-esta-disponible-nueva-tecnologia-de-drones-para-la-monitorizacion-radiologica-en-situaciones-de-emergencia
[2] https-www.iaea.org/es/el-oiea/laboratorio-de-ciencias-e-instrumentacion-nucleares-nsil
