Expozice kosmickému záření na palubách letadel a vesmírných lodí

Expozice kosmickému záření na palubách letadel a vesmírných lodí I. Ambrožová1, K. Pachnerová Brabcová1, O. Ploc1,2, J. Kubančák1,3, Z. Kolísková1,3 1

Oddělení dozimetrie záření, Ústav jaderné fyziky, AV ČR, v.v.i.

2

National Institute for Radiological Sciences, Japonsko

3

Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská, České vysoké učení technické v Praze

7.11.2011

XXXIII. DNI RADIAČNEJ OCHRANY

úvod • kosmické záření - složité (různé druhy částic, široké rozmezí energií) - zvýšené riziko

• dlouhodobé měření kosmického záření na různých úrovních - na vysokohorských observatořích (2–4 km) - na palubách letadel (10–13 km) - na palubách vesmírných lodí a satelitů (300–500 km)

7.11.2011


obsah • detektory používané k ocenění úrovně ozáření od kosmického záření • kalibrace detektorů používaných k detekci kosmického záření (projekt ICCHIBAN, kalibrace ve svazcích těžkých nabitých částic a v polích neutronů vysokých energií) • dlouhodobá měření na palubách letadel pomocí detektoru Liulin • dlouhodobá měření na palubě Mezinárodní kosmické stanice (ISS) pomocí pasivních detektorů (experimenty Matroshka- R, DOSIS, CFSA, EXPOSE ...)

7.11.2011


pasivní detektory • termoluminiscenční detektory (TLD) - Al2O3:C, CaSO4:Dy, Al-P - absorbovaná dávka od záření převážně s nízkým lineárním přenosem energie (LPE)

• detektory stop v pevné fázi (DSPF) - Page, HARZLAS TD-1, Baryotrak, USF-4, Tastrak - spektra lineárního přenosu energie (LPE), absorbovaná dávka a dávkový ekvivalent od částic s LPE > 5 keV/µm

➡ celková absorbovaná dávka, dávkový ekvivalent

7.11.2011


aktivní detektory • Liulin - spektrometr energie deponované v Si - spektra deponované energie, absorbovaná dávka, prostorový dávkový ekvivalent (H*(10)) ve směsných polích záření - na palubách vesmírných lodí a letadel, na vysokohorských observatořích, ve svazcích těžkých nabitých částic

7.11.2011


kalibrace detektorů • svazky těžkých nabitých částic -

projekt ICCHIBAN experimenty na urychlovači HIMAC (NIRS, Japonsko)

• monoenergetické neutrony -

iThemba, Jihoafrická republika – 66, 100 a 200 MeV neutrony EC-JRC, Geel, Belgie – 0.2–20 MeV neutrony

• referenční pole CERF (CERN)

7.11.2011


projekt ICCHIBAN • InterComparison for Cosmic-ray with Heavy Ion Beams At NIRS (http://www.nirs.go.jp/ENG/rd/1ban/index.html) • stanovení odezvy detektorů k těžkým iontům, které se vyskytují v galaktickém kosmickém záření • ustanovení a charakterizování referenčních polí záření těžkých iontů, která by se používala ke kalibraci detektorů používaných k měření kosmického záření • objasnění rozdílů měření různými detektory během vesmírných misí • od r. 2002, 20 ústavů z 13 zemí • 12 experimentů 7.11.2011

HIMAC (NIRS, Japonsko), ionty He - Xe až do 800 MeV/u LLUMC (Loma Linda University), NASA Space Radiation Laboratory, CERN cyklotron, protony 30–80 MeV (proton ICCHIBAN 2&3) National Cancer Centre Kashiwa, protony 235 MeV (proton ICCHIBAN 3) Mezinárodní kosmická stanice (BRADOS, SI-1, SI-2) XXXIII. DNI RADIAČNEJ OCHRANY

další experimenty na urychlovači HIMAC • výzkumný projekt 20P241 (Measurements and analysis of LET distributions at HIMAC BIO: Development of the LET distributions database) MONO: C 290 MeV/amu

Ion

Energie [MeV/u]

10

7.11.2011

150

C C C Ne Ne Si

135 290 400 230 400 490

Fe

500

6 4 2 0 0

20

40

60

80

100

120

140

160

depth in mm

SOBP: C 290 MeV/amu 4

dose in mGy

He

dose in mGy

8

3

2

1

0 0

20

40

60

80

100

120

140

160

depth in mm


kalibrace detektorů – výsledky • kalibrační křivky pro různé materiály DSPF, analýza nejistot • odezva detektorů (DSPF, Liulin) k neutronům vysokých energií • závislost relativní odezvy různých TLD na LPE

RR of various TLD

Kalibrační křivka – TD-1 1.4

0.8

1.2 1.0

RR

log(V)

0.6 0.4

0.8 0.6 0.4

0.2 0.2

Al-P CaSO4 Al2O3

0.0

1.0

1.5

2.0 log(L L0)

7.11.2011

2.5

1

10

LET (keV/µm)


měření kosmického záření • měření na vysokohorské observatoři Lomnický Štít (ve spolupráci s ÚEF SAV) • dlouhodobá měření na palubách letadel pomocí detektoru Liulin • dlouhodobá měření na palubě Mezinárodní kosmické stanice pomocí pasivních detektorů (experimenty Matroshka-R, DOSIS, CFS-A, EXPOSE) • měření na palubě Mezinárodní kosmické stanice pomocí detektoru Liulin (ve spolupráci s STIL BAS)

7.11.2011


měření na palubách letadel • osobní dozimetrie posádek letadel • dlouhodobá měření na palubách letadel • experimenty na palubách letadel -

prostorová distribuce dávky v letadle (poster J. Kubančák) srovnání různých detektorů

• EURADOS WG 11 (High energy radiation fields) -

7.11.2011

Task 4: Continuous measurements of cosmic radiation (F. Wissmann) Task 3: SPE models and their validation (P. Beck)


dlouhodobá měření na palubách letadel • detektor Liulin (MDU 5, MDU 6) • od r. 2001, více než 3000 letů • přednáška O. Ploc (Online database of measurements with the Silicon spectrometer Liulin on board aircraft)

7.11.2011


měření na Mezinárodní kosmické stanici • pasivní detektory (TLD + DSPF) -

MATROSHKA-R experiment

-

Protective curtains

-

DOSIS

-

CFS-A, BASE B/C, EXPOSE, ...

• Liulin

7.11.2011

-

ve spolupráci s BAV (Cvetan Dachev)

-

Liulin R3DE (EUTEF) a Liulin E094


experiment MATROSHKA-R • ve spolupráci s Ruskou akademií věd (IBMP) • prostorová distribuce dávky v různých částech MKS a na povrchu a uvnitř tkáňově ekvivalentního kulového fantomu

7.11.2011


experiment MATROSHKA-R

Experimenty MATRSOHKA-R

7.11.2011

fantom 2006 (SM)

12/2005 – 9/2006 (273 d)

SPD 2007 (SM, Piers-1)

5/2007 – 10/2007 (163 d)

fantom 2008 (Piers-1)

5/2008 – 12/2008 (206 d)


5/2008 – 12/2008 (163 d)


5/2009 – 10/2009 (158 d)


5/2009 – 10/2009 (158 d)


4/2010 – 11/2010 (211 d)


4/2010 – 11/2010 (211 d)

fantom 2011 (MIM2)

3/2011 – 11/2011

SPD 2011 (SM, Piers-1, MIM1)

3/2011 – 11/2011 XXXIII. DNI RADIAČNEJ OCHRANY

experiment MATROSHKA-R – výsledky

7.11.2011

Experiment

D [µ µGy/d]

H [µ µSv/d]

2006 SM (fantom)

209 ± 35

381 ± 60

2007 SM

203 ± 21

498 ± 71

2007 Piers-1

260 ± 53

577 ± 151

2008 Piers-1 (fantom)

250 ± 38

731 ± 14

2008 SM

238 ± 23

605 ± 61

2009 SM

351 ± 41

748 ± 114

2009 Piers-1 (fantom)

312 ± 46

783 ± 127

2009 Piers-1

438 ± 19

883 ± 40

2010 SM

245 ± 40

794 ± 106

2010 Piers-1

363 ± 36

1026 ± 103 XXXIII. DNI RADIAČNEJ OCHRANY

experiment MATROSHKA-R – výsledky

http://www.swpc.noaa.gov/SolarCycle/

7.11.2011


Protective curtains • IBMP, 4 série (od r. 2010, každá 4-5 měsíců) • speciální dodatečné stínění (~8 g/cm2), hygienické utěrky obsahující vodu • instalovány v kabině posádky • 12 sad pasivních detektorů (TLD, DSPF)

7.11.2011


další experimenty na ISS • Dose Distribution Inside the ISS – DOSIS (DLR) -

prostorová distribuce dávky uvnitř modulu Columbus 13 sad pasivních detektorů (LD, DSPF), 2 aktivní detektory DOSTEL 12 účastníků DOSIS I (7/2009 – 11/2009), DOSIS II (11/2009 – 5/2010)

• CFS-A (SCK-CEN) -

7.11.2011

studium vlivu mikrogravitace a kosmického záření na růst a přežití hub 4 biokontejnery 2/2011 – 3/2011, 2/2011 – 11/2011


plány do budoucna • pokračování v kalibracích detektorů (i v rámci různých mezinárodních aktivit – projekt ICCHIBAN, EURADOS...) - svazky těžkých nabitých částic - svazky monoenergetických neutronů vysokých energií

• pokračování v měření na ISS a na palubách letadel -

MATROSHKA-R Protective curtains DOSIS-3D satelit BION M1 ...

• detailní analýza získaných dat (sluneční události, studium vlivu různých parametrů) • teoretické simulace

7.11.2011


Děkuji za pozornost

7.11.2011


Expozice kosmickému záření na palubách letadel a vesmírných lodí

Recommend Documents