Modelling the response of systems for detection of nuclear explosions and other nuclear events

Denna rapport beskriver metodologi och funktionalitet för en mjukvara (NEMOS - Nuclear Event Monitoring Simulator) som utvecklats med syftet att simulera responsen för sensornätverk avsedda för att detektera, identifiera och lokalisera kärnexplosioner och andra nukleära händelser. Den Python-baserade mjukvaran simulerar responsen från nätverk som i sin tur kan bestå av ett seismiskt nätverk, ett nätverk för infraljudsmätningar, samt flera typer av sensorer för radioaktivitet (GM- rör som mäter dosrat, NaI-detektorer som mäter isotopspecifik aktivitet, antingen i anslutning till ett partikelfilter för luftinsamling eller i luften, aerosolstationer utrustade med HPGe-detektorer, samt två typer av system för mätning av radioaktivt xenon). NEMOS använder sig av en nuklidvektor och atmosfärstransportberäkningar i kombination med detektorresponsmodeller för att simulera mätningar i nätverket. En nuklidvektor för fallet kärnexplosion har utvecklats som tar hänsyn till fissionsprodukter och neutronaktivering i vapenmaterial och omgivande media. För HPGe- och NaI-detektorer utförs en komplett simulering av uppmätta spektra. HPGe-spektra analyseras sedan med standardprogram för radionuklidanalys, medan NaI-spektra analyseras med en enklare metod. Responsen för seismik och infraljud beräknas med empiriska modeller. Ett stort antal kärnexplosioner i Sverige och dess närområde har simulerats både med avseende på spridning av aerosoler och ädelgaser. Simulerade nätverksresponser kan sedan användas i en statistisk analys utformad för att utvärdera olika nätverkskonfigurationer med avseende på verifikationsförmåga. Analysen inkluderar beräkningar av parametrar som rapporeringstingstid, detektions- och lokaliseringsförmåga, samt kapacitet att identifiera kärnexplosioner. Mjukvaran kan även användas för att producera interaktiva web-baserade kartor som visar de beräknade spridningsfälten och vilka sensorer som detekterar signaler från händelsen. Kartorna visar även detaljerade data från individuella sensorer. Dessutom kan direkta effekter illustreras. Kartorna kan även vara användbara vid planering och genomförande av övningar, och vid generella diskussioner rörande effekter från kärnexplosioner.