авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Радиационные нагрузки на космонавта при внекорабельной деятельности в скафандре орлан-м на низких околоземных орбитах

-- [ Страница 2 ] --

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.

 Схема эксперимента по-11
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
Гонады 6.3110-9 9.8810-9 1.3610-8 2.0210-8

Табл. 4. Эффективности защитных свойств скафандра «Орлан-М» на орбите МКС

(H(Фантом) – H(Фантом + «Орлан-М»))/H(Фантом), где H – эквивалентная доза за ВКД
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 0.95 >0.99 0.83 >0.99 0.28 0.29 >0.99 >0.99
Кожа-2 0.87 >0.99 0.69 >0.99 0.06 0.06 >0.99 >0.99
ХГ 0.40 0.88 0.26 0.89 0.11 0.11 0.62 0.80
ХГ-2 0.31 0.69 0.19 0.70 0.09 0.09 0.49 0.63
КТС-1 0.28 0.07 0.22 0.01 0.20 0.20 0.23 0.20
КТС-2 0.41 0.01 0.32 <0.01 0.31 0.28 0.34 0.28
Гонады 0.17 0.49 0.12 0.32 0.11 0.11 0.14 0.12

Табл. 5. Эффективности защитных свойств скафандра «Орлан-М» при различной характеристической жесткости энергетического спектра протонов СКЛ

(H(Фантом) – H(Фантом + «Орлан-М»))/H(Фантом), где H – эквивалентная доза за ВКД
Характеристическая жесткость спектра протонов СКЛ, МВ
50 80 120 200
Кожа 0.99 0.94 0.84 0.63
Кожа-2 0.84 0.70 0.55 0.37
ХГ 0.64 0.48 0.35 0.21
ХГ-2 0.44 0.32 0.23 0.15
КТС-1 0.59 0.44 0.32 0.19
КТС-2 0.76 0.63 0.47 0.28
Гонады 0.39 0.28 0.21 0.12

Для уточнения радиационно-защитных свойств скафандра «Орлан-М» сделаны аналогичные оценки для ВКД первого типа (прохождение витков при ВКД через ЮАА, приводящее к получению максимальной дозы от РПЗ) и ВКД второго типа (ни один из витков при ВКД не проходит через область ЮАА), при максимальной продолжительности ВКД 7 часов [10].

В четвертой главе проведено сопоставление расчетных оценок доз в представительных точках антропоморфного фантома в скафандре «Орлан-М», а также доз в местах расположения детекторов с результатами КЭ «Матрешка» по экспонированию фантома «Рэндо» в специальном контейнере на внешней поверхности МКС [11]. Различие между расчетными и экспериментальными данными составляет 10 – 30%, что свидетельствует об оправданности разработанного подхода к определению ФЭ в представительных точках антропоморфного фантома КЭ «Матрешка» и используемых кривых ослабления доз источников КИ.

Проведено сопоставление условий экспонирования фантома КЭ «Матрешка» с учетом контейнера с условиями радиационного воздействия на космонавта при ВКД в скафандре «Орлан-М» (масса контейнера составляет 4.07 кг, масса скафандра «Орлан-М» – 110 кг).

На Рис. 8 представлены ФЭ представительных точек фантома КЭ «Матрешка» в контейнере в сравнении с ФЭ аналогичных представительных точек антропоморфного фантома, заданного в [2], в скафандре «Орлан-М».

Рис. 8. ФЭ представительных точек фантома КЭ «Матрешка» в контейнере в сравнении с ФЭ аналогичных представительных точек антропоморфного фантома в скафандре «Орлан-М»

Рассчитаны дозы в представительных точках фантома КЭ «Матрешка». Расчет проводился для круговой орбиты высотой 350 км и наклонением 51.60 и фаз минимума и максимума СА. Сопоставление полученных значений доз показывает, что отношение дозы в антропоморфном фантоме в скафандре «Орлан-М» к дозе в условиях КЭ «Матрешка» меняется от 0.1 до 1.8 в зависимости от выбранной представительной точки и фазы цикла СА. Полученные соотношения необходимо учитывать при интерпретации данных, полученных в КЭ «Матрешка», применительно к условиям ВКД в скафандре «Орлан-М».

В пятой главе проведен анализ влияния пространственной ориентации космонавта на радиационные нагрузки при ВКД в зоне ЮАА. Проведен расчет ФЭ представительных точек тела космонавта в скафандре «Орлан-М» отдельно для передней и задней полусфер, примеры даны на рис. 9.

Рис. 9. ФЭ представительных точек фантома внутри скафандра «Орлан М»: сплошная линия – для скафандра в целом, штриховая линия – со стороны передней полусферы скафандра, точечная линия – со стороны задней полусферы

Как следует из анализа представленных зависимостей, защита скафандра анизотропна в направлении вперед-назад: задняя часть тела космонавта защищена скафандром существенно лучше по сравнению с передней. Приведены средние защиты переднего и заднего полупространства скафандра «Орлан-М» для выбранных представительных точек.

Дано аналитическое описание анизотропии потоков протонов в области ЮАА и проведены численные оценки этого эффекта, см. Табл. 6.

Табл. 6. Отношение флюенса захваченных протонов с запада (jWest(E)) к флюенсу с востока (jEast(E)) в области ЮАА на высоте 350 км

Энергия протона, МэВ jWest(E) / jEast(E)
Минимум СА Максимум СА
25 2.7 2.1
50 4.0 2.9
100 7.2 4.4
200 17 8.0
500 1.1102 28
1000 1.2103 1.2102


Pages:     | 1 || 3 |
 








 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.