НИИЦ Радиационной безопасности космических объектов

1
ПРОБЛЕМА
РАДИАЦИОННОЙ
БЕЗОПАСНОСТИ
КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЁТОВ
В СВЕТЕ 50 - ЛЕТИЯ
ПОЛЁТА Ю.А. ГАГАРИНА
научно-методические вопросы,
решения, область применения
Ковалѐв Е.Е., Сакович В.А., Петров В.М., Губин
А.Т.
2
структура проблемы
обеспечения
радиационной
безопасности:
– критерии – нормы – правила
– модель источников радиационной
опасности
– проектные мероприятия
– контроль
– оперативные мероприятия
– здоровье
– корректирующие решения
3
Воспоминания:
С.П. Королѐв принял Ковалѐва
Е.Е.
21 марта 1960
«Космический альманах»
(историко-художественное
приложение к журналу
«Авиакосмическая и
экологическая медицина»)
2004 г., №8, стр. 65-80
2005 г., №9, стр. 3-20
4
НОВЫЕ ВОПРОСЫ
в связи с проблемой РБКП
1. Критерии радиационной безопасности (РБ)
в условиях вероятностного радиационного
воздействия:
доза оправданного риска - Дор,
риск превышения Дор ,
радиационный риск,
ожидаемая доза для срочной посадки,
оптимальное распределение нормативного
значения
критерия РБ на различные компоненты защиты
(от космических излучений и от реактора).
2. Нормативные значения критериев
– использование наземных норм
исключало возможность полѐтов.
5
НОВЫЕ ВОПРОСЫ
в связи с проблемой РБКП
3. Радиационная обстановка
в космических полѐтах
виды излучения,
потоки,
энергетические спектры,
пространственное и временное
распределение,
вероятностный характер.
4. Коэффициенты качества (ОБЭ)
компонент космического излучения (КИ)
6
НОВЫЕ ВОПРОСЫ
в связи с проблемой РБКП
5. Защита
прохождение КИ и образованных им
вторичных излучений в веществе защиты,
распределение тканевой дозы в теле
человека,
создание оптимальной защиты.
6. Оперативное обеспечение РБКП
контроль и прогноз радиационной
обстановки
во время полѐта,
управление полѐтом по радиационному
фактору.
7. Средства фармхимзащиты
7
НАПРАВЛЕНИЯ
ИССЛЕДОВАНИЙ И
РАЗАБОТОК
1. Определение радиобиологических
эффектов
на различных уровнях организации живой
материи
при облучении спектром излучений,
характерных
для внутрикорабельного пространства в КП,
проведение экспериментов в наземных условиях
на ускорителях, гамма-облучателях, ядерных
реакторах, при воздействии ГКЛ на 12 ИСЗ и
и на специализированном биоспутнике.
8
НАПРАВЛЕНИЯ
ИССЛЕДОВАНИЙ И
РАЗАБОТОК
2. Изучение радиобиологических
эффектов на перспективных объектах
растительного звена системы
жизнеобеспечения.
3. Разработка математических моделей
радиобиологических эффектов.
4. Теоретическое обоснование
зависимости ОБЭ от ЛПЭ на основе
микродозиметрических (МКД)
характеристик.
5. Обоснование и реализация
методологии радиационного риска.
9
НАПРАВЛЕНИЯ
ИССЛЕДОВАНИЙ И
РАЗАБОТОК
6. Экспериментальное исследование
в многочисленных космических полѐтах
доз и спектров ЛПЭ космических лучей и
образованных ими вторичных излучений в
веществе тела человека.
7. Разработка математических моделей
радиационной обстановки в космическом
полѐте и
методов еѐ прогноза.
8. Разработка методов и приборов и
практическое осуществление с их помощью
штатной дозиметрии в космических полѐтах.
10
НАПРАВЛЕНИЯ
ИССЛЕДОВАНИЙ И
РАЗАБОТОК
9. Расчѐтное и экспериментальное
определение сечений ядерного
взаимодействия ГКЛ с веществом защиты и
биологической ткан
10. Разработка методов расчѐта оптимальной
многокомпонентной защиты, включая
защиту убежища от протонных солнечных
вспышек, теневую защиту реактора,
локальную защиту отдельных органов
человека.
11. Разработка модели тела человека для
внешнего облучения КИ различной
степени сложности.
11
НАПРАВЛЕНИЯ
ИССЛЕДОВАНИЙ И
РАЗАБОТОК
12. Организация и постоянное
функционирование Службы
радиационной безопасности (СРБ),
осуществление ею контроля, анализа и
прогноза РО, обоснование управляющих
решений по радиационному фактору.
13. Исследование перспективных методов
создания электромагнитной и
электростатической
защиты от КИ.
12
НАПРАВЛЕНИЯ
ИССЛЕДОВАНИЙ И
РАЗАБОТОК
14. Создание условий облучения
на большом числе различных установок:
на ускорителях, на реакторе, в хроническом
эксперименте, на биоспутнике.
15. Создание уникальной
специализированной экспериментальной базы
с ускорителем протонов и многозарядных
ионов,
с ядерным реактором и
с гамма-облучателями.
13
РЕЗУЛЬТАТЫ
нормы радиационной безопасности
14
РЕЗУЛЬТАТЫ
• ОБЭ от ЛПЭ
15
РЕЗУЛЬТАТЫ
На биоспутнике с гамма-источником
на примере выживаемости крыс
показано,
что условия кратковременного полѐта
эффект на организменном уровне
заметным образом не модифицируют.
Проверены эффективность
радиопротекторов
по отношению эффектам облучения
частицами с большими ЛПЭ.
16 РЕЗУЛЬТАТЫ
Безопасность радиационная экипажа космического аппарата в
космическом полете 25645.ZZZ-YY
201-83
202-83
203-83
204-83
205-83
206-83
207-83
208-83
209-85
210-85
211-85
212-85
213-85
226-99
214-85
215-85
216-90
217-90
218-90
219-90
220-90
221-90
222-90
223-90
226-99
Термины и определения
Требования к индивидуальному и бортовому дозиметрическому контролю
Модель тела человека для расчета тканевой дозы
Методика расчета экранированности точек внутри фантома
Метод расчета радиационного риска
Методика расчета ионизационных потерь и пробегов тяжелых заряженных частиц
Методика расчета поглощенной и эквивалентной дозы от многозарядных ионов космических лучей
Методика расчета поглощенной и эквивалентной доз от протонов космических лучей за защитой
Методика учета индивидуальных доз космонавтов в период их профессиональной деятельности
Методика расчета энергетической плотности потока протонов и нейтронов в космическом аппарате
Характеристики ядерного взаимодействия протонов
Характеристики ядерных взаимодействий многозарядных ионов
Требования к проверке эффективности защиты экипажа
Проверка эффективности защиты экипажа. Общие требования
Модель обобщенного радиобиологического эффекта
Нормы безопасности при продолжительности полетов до трех лет
Метод расчета распределения поглощенной и эквивалентной доз космических излучений на
внешней поверхности космических аппаратов на орбитах, проходящих через ЕРПЗ.
Методика расчета микродозиметрических характеристик космических излучений
Зависимость коэффициентов качества космических излучений от линейной энергии
Модель учета влияния пространственной неравномерности радиационного воздействия на
обобщенный радиобиологический эффект
Коэффициенты качества космических излучений на околоземных орбитах
Методика расчета эффективности электростатической защиты при радиационном воздействии
Общие требования к оперативному обеспечению радиационной безопасности полетов
Экспертиза системы обеспечения радиационной безопасности полетов
Проверка эффективности защиты экипажа. Общие требования
17
РЕЗУЛЬТАТЫ
Безопасность радиационная экипажа космического аппарата в
космическом полете 25645.ZZZ-YY
122-85 Лучи космические галактические. Энергетические спектры
123-85
124-85
125-85
134-86 Лучи космические солнечные. Модель потоков протонов
138-86 Пояса Земли радиационные естественные. Модель пространственноэнергетического распределения плотности потока протонов
144-88 Группы легких, тяжелых и очень тяжелых ядер галактических космических
лучей
150-90 Галактические космические лучи. Модель изменения потока частиц
302-83 Расчеты баллистические искусственных спутников Земли. Методика расчета
индексов солнечной активности.
308-85 Методика контроля флюенса и мощности поглощенной дозы при испытаниях
материалов и технических устройств на ускорителях протонов
309-85 Типовая методика экспериментального определения функции
экранированности
элементов и технических устройств от ионизирующих излучений внутри
космического аппарата.
316-86 Атмосфера космического аппарата собственная внешняя и ее воздействие на
элементы и технические устройства.
317-86 Потенциал накопленный электростатический космического аппарата и его
воздействие на элементы и технические устройства
18
РЕЗУЛЬТАТЫ
блок-схема аппаратных средств
СРК
и исследовательских средств на
МКС
19
РЕЗУЛЬТАТЫ
Именно «наш человек»,
т.е. фантом-манекен,
будучи начинѐнный дозиметрами,
первым облетел Луну в 1967 г.
на спутнике «Зонд-5».
Прямыми измерениями было показано,
что радиация не мешает,
при разумных мерах безопасности,
лететь человеку на Луну.
20
РЕЗУЛЬТАТЫ
Вид информации, отображаемой
экипажу
Распределение категорий
радиационной ситуации по
рабочим местам служебного
модуля
•
График прогнозируемой
динамики мощности
дозы для выбранного
рабочего места
21
РЕЗУЛЬТАТЫ
экспериментальная база
22
ДЛЯ НАЗЕМНОЙ
РАДИАЦИОННОЙ
БЕЗОПАСНОСТИ
Методология
приемлемого
радиационного риска
23
ДЛЯ НАЗЕМНОЙ
РАДИАЦИОННОЙ
БЕЗОПАСНОСТИ
K(y) – зависимость
коэффициента
качества от линейной
энергии
24 ДЛЯ НАЗЕМНОЙ РАДИАЦИОННОЙ
БЕЗОПАСНОСТИ
гамма-толщинометрия