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
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 (300 500 km)
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...)
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
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
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 0.2 20 MeV neutrony referenční pole CERF (CERN)
projekt ICCHIBAN InterComparison for Cosmic-ray with Heavy Ion Beams At NIRS (http://www.nirs.go.jp/eng/rd/1ban/index.html) 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 30 80 MeV (proton ICCHIBAN 2&3) - National Cancer Centre Kashiwa, protony 235 MeV (proton ICCHIBAN 3) - Mezinárodní kosmická stanice (BRADOS, SI-1, SI-2)
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 10 8 6 4 2 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 depth in mm SOBP: C 290 MeV/amu 4 3 2 1 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 depth in mm
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) 0.8 0.6 0.4 RR 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.2 0.4 0.2 Al-P CaSO4 Al2O3 1.0 1.5 2.0 2.5 log(l L 0 ) 0.0 1 10 LET (kev/µm)
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)
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)
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)
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
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
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 10/2007 (163 d) 5/2008 12/2008 (206 d) 5/2008 12/2008 (163 d) 5/2009 10/2009 (158 d) 5/2009 10/2009 (158 d) 4/2010 11/2010 (211 d) 4/2010 11/2010 (211 d) 3/2011 11/2011 3/2011 11/2011
experiment MATROSHKA-R výsledky Experiment 2006 SM (fantom) 2007 SM 2007 Piers-1 2008 Piers-1 (fantom) 2008 SM 2009 SM 2009 Piers-1 (fantom) 2009 Piers-1 2010 SM 2010 Piers-1 D [µgy/d] 209 ± 35 203 ± 21 260 ± 53 250 ± 38 238 ± 23 351 ± 41 312 ± 46 438 ± 19 245 ± 40 363 ± 36 H [µsv/d] 381 ± 60 498 ± 71 577 ± 151 731 ± 14 605 ± 61 748 ± 114 783 ± 127 883 ± 40 794 ± 106 1026 ± 103
experiment MATROSHKA-R výsledky http://www.swpc.noaa.gov/solarcycle/
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)
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 11/2009), 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 11/2011
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 M1 -... detailní analýza získaných dat (sluneční události, studium vlivu různých parametrů) teoretické simulace
Děkuji za pozornost