Feasibility study on the implementation of a neutron detection system for Am-241 orphan sources in radiometric surveillance of scrap metal

Radiometric surveillance in steel plants prevents the introduction of radioactive orphan sources in industries and facilities that melt scrap metal. In the last thirty years, most of these plants decided to install radiometric portals to monitor incoming trucks, remarkably reducing the risk of accidental melting of radioactive sources. Nevertheless, recent melting accidents involving Am-241 sources proved that the detection of alpha-emitters radionuclides for which the alpha decay is not accompanied by a significant gamma emission can be almost impossible. Moreover, the accidental melting of high-activity Am-241 sources can result in a significant exposure of the workers, mainly by internal contamination due to inhalation of this radionuclide. This feasibility study aims at discussing the implementation of a neutron detection system in radiometric portals that are currently in use in steel plants, in order to reveal hidden Am-241 sources exploiting their weak neutron emission. A measurements campaign and a risk evaluation are performed to demonstrate that a specific neutron-sensitive detection system could significantly improve the performance of radiometric portals and drastically reduce the risk of a melting involving Am-241 sources, avoiding heavy consequences for the workers’ health, the industries’ economic situation and the environment.

La sorveglianza radiometrica sul rottame metallico in ingresso nelle acciaierie previene l’ingresso di sorgenti radioattive orfane all’interno di tali impianti. Negli ultimi trent’anni, la maggioranza di queste attività ha dotato i propri impianti di portali radiometrici in grado di monitorare i carichi in ingresso, riducendo sensibilmente il rischio di fusioni accidentali di sorgenti orfane che possono essere nascoste nei carichi di rottame. Ciò nonostante, gli incidenti più recenti che hanno coinvolto la fusione di sorgenti orfane di Am-241 hanno mostrato che la rilevazione di radionuclidi alfa-emettitori è quasi impossibile quando il decadimento alfa non è accompagnato da una radiazione gamma significativa. Inoltre, la fusione di sorgenti di Am-241 di alta attività può portare ad una significativa esposizione del personale lavorativo, causata dalla possibile contaminazione interna per inalazione di tale radioisotopo. Questo studio di fattibilità riguarda l’implementazione di un sistema di rilevazione neutronica nei portali radiometrici oggi in uso negli impianti che trattano rottame metallico. Lo scopo dell’implementazione è quello di permettere la rilevazione di sorgenti orfane di Am-241 sfruttando la debole emissione neutronica che caratterizza questo tipo di sorgenti. A tal fine, si effettua una valutazione di rischio e una campagna di misure sperimentali per dimostrare che l’implementazione di un sistema di rilevazione apposito può ridurre drasticamente il rischio di una fusione accidentale di Am-241 e di conseguenza il rischio di pesanti conseguenze per la salute dei lavoratori, l’economia dell’impianto e l’ambiente.