WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Описан алгоритм расчета ФЭ с использованием метода статистических испытаний и приведены примеры расчета ФЭ и доз в представительных точках антропоморфного фантома для различных источников КИ. Проведено сопоставление результатов расчетов ФЭ с соответствующими результатами работ других отечественных авторов [3, 4], а также с данными американской модели CAM [5]. Получено хорошее согласие с данными из указанных работ. Статистическая погрешность проводимых расчетов функций экранированности не превышает 2%. Точность расчета доз в используемой методике определяется в основном погрешностью задания кривых ослабления доз КИ.

Проведен анализ влияния на самоэкранированность негомогенности фантома в рамках модели случайно-неоднородной среды [6, 7], учитывающей различия в плотности внутренних органов человеческого тела. Толщина защиты x0 случайным образом заменяется на x: x = x0 +, где = N(0,) – случайная величина, распределенная по нормальному закону с математическим ожиданием 0 и стандартным отклонением, что описывается следующими соотношениями [7]:

,,

= K x0, где K – параметр негомогенности, т.е. коэффициент, характеризующий степень неоднородности негомогенной среды.

Для демонстрации результатов расчетов доз выбраны следующие представительные точки антропоморфного фантома, заданные в ГОСТ 25645.203-83: КЖ; ХГ; КТС-1 (на груди); КТС-2 (на спине). В дополнение к выбранным рассматривается точка, представляющая критический орган «Гонады» (ГН), а также при исследовании защитных свойств скафандра «Орлан-М» вводятся точки КЖ-2 (расположенная на ноге за защитой мягкими тканями скафандра «Орлан-М»), ХГ-2 (с теми же координатами, что ХГ, но без дополнительной защиты светофильтром). На Рис. 3 приведены результаты расчета ФЭ точек ХГ и ГН. Введение негомогенности в описание фантома приводит к определенному «сглаживанию» ФЭ.

Оценены дозы в выбранных представительных точках антропоморфного фантома для различных и видов КИ в минимуме и максимуме СА. Показано, что при изменении от 0 до 20 % суммарная доза ГКЛ и РПЗ меняется не более, чем на 12%. Для протонов СКЛ доза меняется не более, чем на 14%.

Рис. 3. Функции самоэкранированности некоторых представительных точек антропоморфного фантома при различных значениях параметра негомогенности

Показано, что переход от использования в качестве модели тела человека антропоморфного фантома из ГОСТ 25645.203-83 к упрощенному фантому в виде головы и торса человека для большинства представительных точек, исключая «Гонады», является приемлемым, поскольку изменение расчетной дозы всех видов космического излучения при таком переходе для этих точек не превышает 2%, т. е. является несущественным.

В третьей главе представлена модифицированная методика определения ФЭ представительных точек антропоморфного фантома для случая его расположения в скафандре. Ранее существовала методика расчета ФЭ для точки внутри космического аппарата (КА), заданного в виде набора поверхностей 2-го порядка [8]. Эта методика применялась также к антропоморфному фантому. Суть модификации состоит в следующем:

  1. Задание фантома в виде таблиц (ГОСТ 25645.203-83), описывающих его горизонтальные срезы.
  2. Задание системы «Фантом в скафандре» в виде аналогичных таблиц, где описание скафандра основано на результатах экспериментальных исследований по гамма- просвечиванию скафандра «Орлан-М».

Данные по радиационно-защитным свойствам скафандра «Орлан-М» основаны на анализе доступной технической документации, а также на результатах определения его массовой толщины защиты в экспериментальных исследованиях методом гамма- и бета- просвечивания. Схемы экспериментов представлены на Рис. 4 и Рис. 5. На Рис. 6 в произвольном масштабе представлены горизонтальные срезы антропоморфного фантома, помещенного в скафандр. Абсолютная погрешность толщины защиты вещества скафандра в методе гамма- просвечивания оценивается ~0.2 г/см2. В эксперименте по бета- просвечиванию мягких тканей скафандра «Орлан-М» определена их средняя массовая толщина: 0.21 ± 0.01 г/см2 тканеэквивалентного вещества [9]. В Табл. 1. даны минимальные толщины тканеэквивалентной защиты отдельных элементов скафандра «Орлан-М» (Xmin) и минимальные энергии электронов (Ee min) и протонов (Ep min), способных проникать через эти элементы.

Рис. 4. Схема эксперимента по гамма-просвечиванию: h1(источник: Cs137, E= 0,66 МэВ) = 86 см; 131 см; 150 см; 171 см; h2(детектор) = 20 – 200 см. R = 188 см; = 10 - 200

Рис. 5. Схема эксперимента по бета- просвечиванию: Источник Sr90+Y90; ФЭУ – фотоэлектронный умножитель, ПУ – предусилитель, УС – усилитель, АМА – амплитудный анализатор

Табл. 1. Минимальная толщина отдельных элементов скафандра «Орлан-М»

Часть скафандра

Xmin, г/см2

Ee min, МэВ

Ep min, МэВ

Шлем без учета светофильтра

0.2

0.54

12

Шлем с учетом светофильтра

0.4

0.93

18

Мягкие ткани с костюмом водяно-го охлаждения

0.4

0.93

18

Кираса (грудь)

1.9

4.0

45

Кираса (спина)

3.9

7.8

66

Рис. 6. Горизонтальные срезы антропоморфного фантома с учетом защиты вещества скафандра «Орлан-М»

На Рис. 7 представлены ФЭ для представительных точек (ХГ и КТС-1 (Грудь)) антропоморфного фантома, пунктирная линия соответствует фантому без скафандра, сплошная – фантому в скафандре «Орлан-М».

В Табл. 2 и Табл. 3 приведены примеры оценок радиационных нагрузок на космонавта и эффективности защиты скафандра «Орлан-М» на орбите МКС.

В Табл. 4 и Табл. 5 приведены примеры оценок эффективности защитных свойств скафандра «Орлан-М» на орбите МКС.

Рис. 7. ФЭ некоторых представительных точек антропоморфного фантома без скафандра в скафандре «Орлан-М»

Табл. 2. Мощность дозы электронов и протонов РПЗ и частиц ГКЛ на представительные точки тела космонавта в скафандре «Орлан-М» на орбите МКС

Мощность дозы, мЗв/сут

РПЗ

ГКЛ

РПЗ + ГКЛ

Мин. СА

Макс. СА

Мин. СА

Макс. СА

Мин. СА

Макс. СА

p

e

p

e

Высота орбиты 350 км

Кожа

2.3410-1

4.4610-3

8.2510-2

1.0710-2

3.8010-1

2.4510-1

6.1810-1

3.3810-1

Кожа-2

6.6310-1

1.44

1.6910-1

3.57

5.8110-1

3.8310-1

2.68

4.13

ХГ

3.7910-1

1.9010-1

1.1610-1

4.5610-1

4.7510-1

3.1610-1

1.04

8.8810-1

ХГ-2

4.3410-1

4.9610-1

1.2710-1

1.22

4.8510-1

3.2210-1

1.42

1.67

КТС-1

1.2410-1

2.2110-3

5.3710-2

7.9210-3

2.5810-1

1.7710-1

3.8310-1

2.3810-1

КТС-2

1.0910-1

2.2110-3

5.0010-2

7.9210-3

2.3710-1

1.6810-1

3.4810-1

2.2610-1

Гонады

1.9110-1

3.2510-3

7.1410-2

9.0010-3

3.2910-1

2.1810-1

5.2410-1

2.9810-1

Табл. 3. Доза протонов СКЛ с различной характеристической жесткостью спектра на представительные точки тела космонавта в скафандре «Орлан-М» на орбите МКС

Доза протонов СКЛ, мЗв*см2

Характеристическая жесткость спектра протонов СКЛ, МВ

50

80

120

200

Кожа

9.3710-9

1.3710-8

1.7610-8

2.3310-8

Кожа-2

1.2410-7

7.3710-8

5.6110-8

4.5710-8

ХГ

4.2810-8

3.5210-8

3.2210-8

3.2910-8

ХГ-2

6.4310-8

4.5010-8

3.7610-8

3.5710-8

КТС-1

1.6010-9

4.0810-9

8.0810-9

1.5810-8

КТС-2

9.0710-10

2.8810-9

6.7910-9

1.4810-8

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






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