Expozice kosmickému záření na palubách letadel a vesmírných lodí

Transkript

1 Expozice kosmickému záření na palubách letadel a vesmírných lodí I. Ambrožová 1, K. Pachnerová Brabcová 1, O. Ploc 1,2, J. Kubančák 1,3, Z. Kolísková 1,3 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

2 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 ( km)

3 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, CFS- A, EXPOSE...)

4 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

5 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

6 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 MeV neutrony referenční pole CERF (CERN)

7 projekt ICCHIBAN InterComparison for Cosmic-ray with Heavy Ion Beams At NIRS ( 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 - HIMAC (NIRS, Japonsko), ionty He - Xe až do 800 MeV/u - LLUMC (Loma Linda University), NASA Space Radiation Laboratory, CERN - cyklotron, protony MeV (proton ICCHIBAN 2&3) - National Cancer Centre Kashiwa, protony 235 MeV (proton ICCHIBAN 3) - Mezinárodní kosmická stanice (BRADOS, SI-1, SI-2)

8 další experimenty na urychlovači HIMAC výzkumný projekt 20P241 (Measurements and analysis of LET distributions at HIMAC BIO: Development of the LET distributions database) Ion Energie [MeV/u] He 150 C 135 C 290 C 400 Ne 230 Ne 400 Si 490 Fe 500 dose in mgy dose in mgy MONO: C 290 MeV/amu depth in mm SOBP: C 290 MeV/amu depth in mm

9 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 Kalibrační křivka TD-1 RR of various TLD log(v) RR Al-P CaSO4 Al2O log(l L 0 ) LET (kev/µm)

10 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)

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

12 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)

13 měření na Mezinárodní kosmické stanici pasivní detektory (TLD + DSPF) - MATROSHKA-R experiment - Protective curtains - DOSIS - CFS-A, BASE B/C, EXPOSE,... Liulin - ve spolupráci s BAV (Cvetan Dachev) - Liulin R3DE (EUTEF) a Liulin E094

14 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

15 experiment MATROSHKA-R Experimenty MATRSOHKA-R fantom 2006 (SM) SPD 2007 (SM, Piers-1) fantom 2008 (Piers-1) SPD 2008 (SM, Piers-1) fantom 2009 (Piers-1) SPD 2009 (SM, Piers-1) fantom 2010 (Piers-1) SPD 2010 (SM, Piers-1) fantom 2011 (MIM2) SPD 2011 (SM, Piers-1, MIM1) 12/2005 9/2006 (273 d) 5/ /2007 (163 d) 5/ /2008 (206 d) 5/ /2008 (163 d) 5/ /2009 (158 d) 5/ /2009 (158 d) 4/ /2010 (211 d) 4/ /2010 (211 d) 3/ /2011 3/ /2011

16 experiment MATROSHKA-R výsledky Experiment 2006 SM (fantom) 2007 SM 2007 Piers Piers-1 (fantom) 2008 SM 2009 SM 2009 Piers-1 (fantom) 2009 Piers SM 2010 Piers-1 D [µgy/d] 209 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± 36 H [µsv/d] 381 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± 103

17 experiment MATROSHKA-R výsledky

18 Protective curtains IBMP, 4 série (od r. 2010, každá 4-5 měsíců) speciální dodatečné stínění (~8 g/cm 2 ), hygienické utěrky obsahující vodu instalovány v kabině posádky 12 sad pasivních detektorů (TLD, DSPF)

19 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), DOSIS II (11/2009 5/2010) CFS-A (SCK-CEN) - studium vlivu mikrogravitace a kosmického záření na růst a přežití hub - 4 biokontejnery - 2/2011 3/2011, 2/ /2011

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

21 Děkuji za pozornost