A la izquierda, un robot sensor de neutrones maniobrando en un espacio grande, a la derecha, un diagrama del robot y su objetivo. Fuente: Eric Lepowski
Garantizar que los países cumplan con los futuros acuerdos sobre armas nucleares será una tarea clave. Es posible que se requiera que los inspectores cuenten las ojivas o confirmen la remoción de armas nucleares de áreas geográficas. Estos puntos críticos pueden incluir búnkeres subterráneos y requieren confirmación de que no hay armas presentes. Ahora, los investigadores de la Universidad de Princeton y el Laboratorio de Física del Plasma (PPPL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) han desarrollado una forma automatizada de garantizar el cumplimiento.
La innovación clave es un robot de casi un metro de altura que parece una lata de refresco plateada muy alta y muy ancha montada sobre cangrejos andantes. Este dispositivo móvil, quizás sin humanos, podría ayudar a los países a verificar el cumplimiento mutuo de los acuerdos de control de armas nucleares. El concepto fue desarrollado y probado originalmente en 2019 por Robert Goldston, profesor de la Universidad de Princeton y exdirector de PPPL, y Alexander Glaser, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial de Princeton.
El estudio fue publicado en la revista Instrumentos y métodos nucleares en la investigación física Sección A: Aceleradores, espectrómetros, detectores y equipos conexos.
El nuevo robot puede determinar si una fuente de neutrones, partículas del núcleo de un átomo, está cerca y puede determinar sin ambigüedades la dirección de la que provienen los neutrones y la intensidad de su fuente. La detección de estas partículas subatómicas puede ayudar a identificar y contar ojivas nucleares.
El dispositivo, llamado N-SpecDir Bot, solo estaría programado para buscar materiales específicos, no para realizar una búsqueda general de un área específica, una característica que podría ayudar a convencer a los países para que permitan su uso en su territorio. “La idea principal es que la única información registrada y recuperada del sitio sería sobre la fuente de neutrones”, dijo Eric Lepowsky, estudiante de cuarto año en el departamento de ingeniería mecánica y aeroespacial de Princeton y autor principal del artículo que informa los resultados. Lepowsky también participa en el programa de ciencia y seguridad global en la Escuela de Asuntos Públicos e Internacionales de Princeton.
Otra ventaja permitiría a los inspectores robóticos buscar materiales nucleares de manera consistente. “El robot es menos propenso a errores porque no se cansa”, dijo Moritz Kütt, coautor, investigador asociado visitante en el Programa de Ciencia y Seguridad Global de Princeton e investigador principal del Instituto para la Investigación de la Paz y la Seguridad en Hamburgo, Alemania. “Su juicio es el mismo ya sea temprano en la mañana o tarde en la noche”.
Los resultados se refieren a los primeros resultados de 2019 y confirman que el robot funciona según lo previsto. Lepowsky y sus colegas actualizaron recientemente el robot, aumentando la cantidad de sensores de tres a seis, lo que permitió que el dispositivo obtuviera las mismas medidas que antes en la mitad del tiempo. Los nuevos sensores también proporcionan un mejor sentido de dirección hacia la fuente de neutrones.
Este detector de neutrones es el último diagnóstico avanzado resultante de la investigación de PPPL. Los investigadores de fusión de todo el mundo utilizan diagnósticos creados por PPPL y versiones modificadas. Además, PPPL está a la vanguardia del desarrollo de diagnósticos que respaldan el uso de plasma de baja temperatura en la producción de microchips.
Los investigadores diseñaron el robot para una época en la que la comunidad internacional está menos dividida que en la actualidad y más dispuesta a trabajar en conjunto para reducir las amenazas comunes. “Uno puede imaginar un trato futuro con un país que está reduciendo sus arsenales nucleares; dicho acuerdo requeriría herramientas para determinar si una instalación está limpia”, dijo Lepowsky. “Nuestro dispositivo es una herramienta de este tipo, lista para ser utilizada cuando la política y los asuntos internacionales se alineen”.
Lepowsky se interesó en este proyecto porque combina varios campos diferentes. “Se trata de resolver un problema real basándose en los conceptos de robótica, procesamiento de señales y detección de radiación”, dijo. “Es un tema que debería preocupar a todos”.
En el futuro, los investigadores esperan probar el robot en escenarios más realistas. “Nos gustaría usar esta tecnología para medir fuentes reales de interés, ya sea una maqueta de ojiva o alguna forma de uranio”, dijo Lepowsky. “Pero por ahora, estamos felices de estar investigando usando dispositivos PPPL”.
Entre los colaboradores también se encontraban científicos de la Universidad de Cornell.
Más información:
Eric Lepowsky et al., Demostración experimental y modelado de un detector de neutrones robótico con sensibilidad espectral y direccional para la verificación de tratados, Instrumentos y métodos nucleares en la investigación física Sección A: Aceleradores, espectrómetros, detectores y equipos conexos (2022). DOI: 10.1016/j.nima.2022.167362