Tecniche di detection per la prevenzione di minacce di natura esplosiva

 

Contro i rischi derivanti dall’impiego non convenzionale di materiali energetici ed esplodenti nel porre in essere minacce di matrice criminale e terroristica, l’adozione della tecnologia di rivelazione più idonea riveste un ruolo di primaria importanza.

 

Molte tecnologie di detection - quale, ad esempio, la metal detection - sono in grado di fornire un’analisi qualitativa (riconoscere la presenza di materiale metallico), una macro-stima quantitativa (il varco portale settato su un determinato livello segnala, ad esempio la presenza di una quantità concentrata di metallo superiore ai 90 grammi), ma non hanno la capacità di discernere tra il metallo di un detonatore, di un proiettile, di un CD/DVD, di un portachiavi, di un’arma bianca o di un biglietto di auguri natalizio.

Quest’ultimo esempio, a volte caratterizzato da una lamina sottile di metallo dolce, rappresenta spesso una complicazione notevole quando, in periodo prenatalizio e in ambiente Corporate, si utilizza esclusivamente la metal detection nell'attività di controllo della corrispondenza (Mailroom Security).

Attualmente, per le attività di detection in siti sensibili e strutture cosiddette critiche, si fa ampio uso di tecnologie radiogene (x-ray e γ-ray).

Nonostante si tratti di principi tecnologici ormai datati, le risorse sia hardware che software del nostro tempo ne fanno, però, strumenti estremamente utili ed efficaci.

La peculiarità di una macchina radiogena a raggi X, ad esempio, è quella di fornire all'operatore una quantità elevatissima di informazioni in un intervallo di tempo assai ridotto.

Tale tecnologia ci permette di riconoscere un oggetto per la propria forma e per costituzione materica, ovvero ci permette di discriminare tra un oggetto metallico e un composto organico, tra la presenza di una sostanza a elevata densità e una caratterizzata da livelli inferiori.

 

La chemiluminescenza per il riconoscimento di "tracce" di sostanza

Le tecnologie di detection di materiali e sostanze esplosive sono suddivise in due macro-categorie, caratterizzate dal rilevamento di tracce oppure di quantità più cospicue di materiale, nell’ordine delle decine di grammi.

La chemiluminescenza è comunemente considerata una tecnologia per il riconoscimento di tracce di sostanza: questo genere di principio si basa sul rilevamento chimico di esplosivi attraverso la raccolta e l’analisi di microscopiche quantità di loro vapori o particelle, alla ricerca di residui o di contaminazioni dovute al maneggio di determinate sostanze o semplicemente al fatto di esserci stati in stretta prossimità.

Le microscopiche particelle di materiali esplosivi allo stato solido sono in grado di aderire a un’ampia varietà di materiali quali vetro, metallo e polimeri plastici, potendo essere, quindi, raccolte semplicemente attraverso il passaggio di un elemento di tessuto sulle varie superfici.

I rilevatori di vapore esaminano quanto emanato da un esplosivo, sia esso allo stato solido che liquido.

A tale proposito, è bene ricordare quanto spesso vengano commessi errori a dir poco grossolani, considerando alla stregua di esplosivi liquidi alcuni combustibili liquidi speciali quali, ad esempio, il nitrometano, ovvero un propellente energetico allo stato liquido comunemente utilizzato dagli appassionati di auto/aeromodellismo, tractor pulling e altre discipline motoristiche minori.

Inoltre, poiché alcuni esplosivi hanno una bassissima tensione di vapore - in particolare, quelli su matrice cristallina come, ad esempio, Pentrite (PETN), RDX ed HMX - tale tecnologia deve necessariamente avvalersi di una sensoristica particolarmente sensibile e a elevatissima selettività.

 

La spettrometria di massa

La spettrometria di massa soddisfa i principali requisiti tecnici di un sistema di rilevamento di esplosivi il quale, oltre a richiedere caratteristiche di mobilità e costo equo per ovvi motivi logistico-operativi ed economici, considera imprescindibili aspetti quali sensibilità, selettività e velocità di analisi.

Tale tecnologia è fruibile in varie combinazioni (a cattura di ioni, quadripolare, TOF e in tandem MS/MS), integrata spesso a supporto di altre, con l’obiettivo di minimizzare quanto più possibile quel rischio residuale che, nel caso di obiettivi sensibili e altamente critici, necessita di raggiungere valori particolarmente bassi per esser ritenuto accettabile.

La spettrometria IMS - Ion Mobility Spectrometry è un metodo strumentale nel quale campioni di vapore prelevati e poi ionizzati vengono caratterizzati per la loro velocità di movimento, come un vero e proprio sciame all'interno di un campo elettrico.

Un particolare valore aggiunto derivante da una misurazione IMS sono le informazioni relative alla classificazione e alle caratteristiche chimiche della sostanza, nonché quelle quantitative anche in presenza di modestissime quantità.

 

Tecnologie laser e Terahertz detection: rilevamento a lunga distanza, anche di materiale nascosto

L'impiego di tecnologie laser offre multipli approcci alla detection di esplosivi, garantendo, in particolar modo nell'utilizzo di laser capaci di propagare a lunga distanza la radiazione, il raggiungimento di obiettivi impossibili per altre.

L'impiego di tecnologie laser è, infatti, imprescindibile qualora si renda necessaria una cosiddetta stand-off detection, ovvero un rilevamento a distanza (il risultato è possibile fino a 2.500 metri circa) di potenziali minacce di natura esplosiva.

Tale necessità diventa impellente nell'allestimento di check-points di sicurezza, qualora sia conclamato il rischio di attacchi a mezzo di attentatori suicida anche mediante autoveicoli-bomba o tecniche similari.

Un'altra arma a disposizione per implementare il sistema di protezione attraverso un'efficace stand-off detection, è quella comunemente definita come Terahertz (Thz) detection: tale tecnologia permette la visualizzazione di armi, esplosivi, sostanze stupefacenti e agenti chimici/biologici nonostante possano essere nascosti all'interno di confezioni, valigie, abbigliamento e imballaggi in genere.

 

I sensori elettrochimici, monitoraggio in tempo reale della minaccia

I sensori elettrochimici rappresentano una nuova ed efficace risorsa per il monitoraggio in tempo reale della minaccia veicolata da attività di matrice criminale e terroristica.

I sistemi elettrochimici sono, inoltre, caratterizzati da elevate sensibilità e selettività, oltre che dall'impagabile possibilità di essere prodotti in dimensioni a dir poco miniaturizzate.

Le tecniche cosiddette neutroniche sono basate sul riconoscimento delle caratteristiche nucleari di potenziali minacce piuttosto che delle loro proprietà chimiche.

Il vantaggio maggiore di questa tecnica è dato dalla capacità di determinare la composizione elementare di una sostanza, ottenere un'approssimazione del numero atomico medio e non semplicemente il valore della densità apparente, come accade in una macchina radiogena X-ray convenzionale.

Naturalmente, ogni tecnica ha i propri limiti: i neutroni vengono comunemente schermati dai materiali con basso numero atomico, mentre i raggi X a elevata energia dai metalli con elevato numero atomico Z.

 

Stefano Scaini

Specialista in materiali energetici, esplodenti e tecnologie dual use

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