WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

Были рассмотрены величины доз для нескольких мест расположения космонавтов, в которых в модели защищенности РС МКС были размещены геометрические фантомы. Первое место в районе центрального поста управления (ЦПУ), второе – в районе рабочего стола (Стол), третье в левой каюте (КЛБ), четвертое – в левой и правой каюте (КПБ), пятое – в переходном отсеке (ПХО). При проведении расчетов доз в критических органах и тканях человека, определенных по представительным точкам фантома (ГОСТ 25645.203), нами получено, что поглощенные дозы весьма существенно зависят от пространственной ориентации фантома (направление “взгляда”). Были рассмотрены следующие случаи: в сторону ПХО -вперед, в противоположном направлении – в сторону переходной камеры (ПРК) - назад, в сторону правого борта и в сторону левого борта. Выполнены расчеты для периодов прохождения на орбиту МКС протонов всех СПС, зарегистрированных штатным дозиметром Р-16 за период функционирования МКС. Эти периоды менялись от 1 до 6 дней, в зависимости от мощности события.

Из рассмотрения полученных результатов следует, что при размещении фантома около рабочего стола наиболее опасным направлением является направление «вперед». Для этого направления поглощенная доза для ХГ (среднее значение по двум ХГ), в среднем, на 25% больше, чем при ориентации фантома в «правый борт» (максимальное отклонение 49% во время прохождения СПС от 28.10.2003). При ориентации фантома в «левый борт» среднее по всем СПС превышение поглощенных доз над значениями поглощенных доз при ориентации фантома в «правый борт» составляет 1,18. Будем называть далее это отношение коэффициентом неравномерности поглощенных доз. При ориентации фантома «назад» соответствующий коэффициент неравномерности равен 1,06. В периоды отсутствия СПС соответствующие значения коэффициента неравномерности составляют 1,16 для ориентации «вперед», 1,10 для ориентации фантома в «левый борт» и 1,08 для ориентации фантома «назад».

В таблицах 2 и 3 представлен средний по вспышкам коэффициент неравномерности поглощенных доз для различных критических органов и тканей человека, расположенного около стола (таблица 2) и в каюте (таблица 3). В скобках указан максимальный коэффициент; во всех случаях он относится к СПС от 28.10.2003.

Таблица 2. Средний по вспышкам коэффициент неравномерности поглощенных доз в фантоме, расположенном около стола.

Критический орган

Коэффициент неравномер-

ности

Вперед

Назад

В левый борт

В правый борт

ХГ

От СПС

1.25(1.49*)

1.06

1.18

1

Без СПС

1.16

1.08

1.10

1

Кожа

От СПС

1

1.40 (1.72*)

1.24

1.11

Без СПС

1

1.25

1.15

1.09

ЖКТ

От СПС

1,17(1.33*)

1

1,21

1,09

Таблица 3. Средний по вспышкам коэффициент неравномерности поглощенных доз в фантоме, расположенном в правой каюте.

Критический

орган

Коэффициент неравномер-

ности

Вперед

Назад

В левый борт

В правый борт

ХГ

От СПС

2.73 (6.2)

2.87

1

2.47

Без СПС

1.84

1.75

1

1.73

Кожа

От СПС

2.54 (5.2)

2.44

1

2.48

Без СПС

1.78

1.72

1

1.82

Как видно из таблицы 3, в правой каюте коэффициент неравномерности еще больше и достигает значения 2.87.

Выявленная зависимость поглощенных доз в фантоме от его пространственной ориентации вынуждает нас переходить к усредненным по этим ориентациям значениям поглощенных доз.

Анализ результатов расчетов показал, что при усреднении поглощенных доз по шести направлениям ориентации (дополнительно «вверх» и «вниз» по направлению «взгляда» фантома), средние значения поглощенных доз практически не изменяются по сравнению с усреднением по четырем направлениям, но существенно возрастает величина дисперсии.

Проведено сопоставление зависимости поглощенной дозы от глубины залегания критического органа во время СПС для шарового и геометрического фантомов. Показано, что они носят одинаковый характер, но меняются от места расположения фантома на станции, что обусловлено неравномерной защитой на станции и, соответственно, различными спектрами падающих на фантом частиц. Значения поглощенных доз в отдельных представительных точках для этих фантомов может различаться на 70%.

В четвертой главе проведен анализ радиационных нагрузок на космонавтов первых 13-ти экспедиций МКС с использованием разработанной геометрической модели тела человека. Дана полная характеристика поглощенных и эквивалентных доз в отсеках российского сегмента МКС с учетом реальной космофизической обстановки на орбите МКС и баллистических параметров по всем основным экспедициям за период октябрь 2000 г.– сентябрь 2006 г.

Как известно, основными параметрами, характеризующими гелиогеофизические условия полета МКС и определяющими радиационную обстановку на орбите и внутри станции, являются параметры орбиты, числа Вольфа (W) и индексы магнитной возмущенности Ар и Dst. Рассматриваемый период эксплуатации МКС пришелся на фазу максимума и фазу спада 23 цикла СА.

За рассматриваемый период эксплуатации МКС (2252 суток) значения Ар – индекса, характеризующего геомагнитную обстановку в околоземном пространстве, 608 суток превышали значение равное 15 единиц. Это означает, что в 27% от общего количества суток формально нельзя использовать расчетные модели, основанные на принятых на данный день ГОСТ 25645.138 и ГОСТ 25645.139, в которых сказано, что модели потоков протонов и электронов применимы для условий АР < 15. Однако мощности поглощенной дозы на борту станции МКС слабо зависят от уровня геомагнитной активности, особенно, в период отсутствия СПС. Коэффициенты корреляции соответствующих величин порядка 0,3.

В целом временной интервал функционирования МКС в пилотируемом режи-

ме, охватывающий период с октября 2000 г. по сентябрь 2006 г., характеризовался возмущенной радиационной обстановкой. На геостационарном спутнике GOES зафиксировано 82 всплеска протонов, вызванных приходом протонов от СПС. СПС с полным потоком J30107 прот./см2 дают практически не регистрируемый дозиметром Р-16 вклад. Для того, чтобы протоны СПС могли дать заметный вклад в поглощенную дозу на орбите МКС, требуется одновременное выполнение сразу нескольких условий: близость солнечных координат возникновения СПС к оптимальному долготному интервалу; нахождение Земли и Солнца в одном секторе межпланетного магнитного поля; нахождение Земли и активной области на Солнце, из которой родилось СПС, внутри токового слоя; прохождение протонов СПС через магнитосферу Земли на фоне геомагнитной бури; совпадение время прихода максимума потока протонов СПС с прохождением орбиты станции через приполярные области и др. Поскольку одновременное выполнение всех подобных условий случается редко, то соответственно редко удается наблюдать вклад в поглощенную дозу от протонов СПС. Штатным радиометром Р-16 было зарегистрировано 12 случаев СПС.

Надо отметить, что вклад в дозу от солнечных космических лучей не равномерен по экспедициям, наиболее сильные вспышки произошли во время 8-й экспедиции, в октябре - ноябре 2003 г. Их вклад в суммарную дозу космонавтов 8-й основной экспедиции составил порядка 10 %. Тогда как экспедиции № 5,6,9,12,13 прошли без возмущений от СПС.

Переходные коэффициенты - отношение поглощенной дозы в месте расположения Р-16 по каналу D2 к поглощенной дозе в отсеке станции носят постоянный характер во времени. Были сделаны оценки переходных коэффициентов за время функционирования станции для основных мест нахождения космонавтов. Результаты представлены в таблице 5 для системы представительных точек.

Таблица 4. Переходные коэффициенты для оценки поглощенной дозы в отсеках станции по показаниям штатного радиометра Р-16 канал D2.

ХГ

ЦНС

КЖ

КТС

ЖКТ

ГН

КПБ

1.42±0.07

0.89±0.01

1.07±0.02

0.73±0.02

0.60±0.04

0.50±0.05

КЛБ

1.48±0.08

0.92±0.00

1.06±0.02

0.80±0.02

0.71±0.02

0.74±0.02

Стол

0.96±0.00

0.73±0.03

0.91±0.00

0.68±0.03

0.58±0.04

0.61±0.04

ЦПУ

0.90±0.11

0.72±0.07

1.10±0.13

0.65±0.06

0.59±0.06

0.78±0.08

ПХО

1.88±0.12

1.18±0.02

2.18±0.12

1.49±0.05

1.16±0.02

1.15±0.02

Поглощенные дозы для космонавтов в отсеках станции могут быть оценены по показаниям штатного радиометра Р-16 с помощью переходных коэффициентов с точностью 5% для любого обитаемого отсека РС МКС

Для учета реальных дозовых нагрузок необходимо учитывать циклограмму мест пребывания космонавтов в течение дня. Циклограмма зависит от программы работы на день. За основу взято некоторое среднее предположение, что в течение суток космонавты могут находиться 7 часов у стола, 8 часов около ЦПУ, 8 часов в каюте и 1 час в переходном отсеке. Были получены дозы на каждого члена экипажа с учетом каюты, в которой он спал. Для экспедиций с участием двух борт-инженеров один размещался в каюте, другой в салоне большого диаметра. Данные для некоторых членов экипажа приведены в таблице 5.

Таблица 5. Поглощенные дозы на критические органы и системы организма в сГр, полученные космонавтами во время основных экспедиций на МКС, с учетом выбранной циклограммы работы.

 № экспедиции

Кос-монавт

ИД3-МКС

ХГ

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»