Методы контроля вариаций радиационного фона атмосферы
Поглощённая до́за – величина энергии ионизирующего излучения, переданная веществу. Выражается как отношение энергии излучения, поглощённой в данном объёме, к массе вещества в этом объёме. Эквивалентная доза излучения - произведение поглощенной дозы излучения на коэффициент качества излучения, учитывающий неблагоприятные биологические последствия облучения в малых дозах. Эквивалентная до́за отражает биологический эффект облучения. Это поглощённая доза в органе или ткани, умноженная на коэффициент качества данного вида излучения, отражающий его способность повреждать ткани организма. Для определения мощности эквивалентной дозы на высотах, где совершаются полеты (10–12 км), предложены два основных способа.
В первом случае предлагается измерять нейтронные потоки вторичных космических лучей непосредственно с помощью нейтронного монитора на самолете, но такой способ малопригоден для пассажирских маршрутов ввиду значительных размеров прибора.
Во втором случае предлагается использовать информационно-измерительного комплекс глобальной наземной сети нейтронных мониторов (Рис. 2). Данные нейтронных мониторов поступают на монитор компьютера в режиме реального времени каждые 1 минуту (данные находятся в открытом доступе [30], нами предлагается данные усреднять и с помощью разработанного в диссертации алгоритма вычислять интенсивность нейтронного потока (например, в интервале 30 мин) для интересующей нас высоты и географических координат. Воспользовавшись тем, что сеть мониторов функционирует с конца 50-х годов, и что с тех пор достаточно часто проводили натурные измерения на разных высотах и географических координатах, мы проверили действенность нашего алгоритма. Оказалось, что между вычисленными и натурными данными интенсивности нейтронных потоков различие не превышает 10%. Затем вычисляется мощность биологической эквивалентной дозы, и полученное значение сравнивается с ПДД. В случаи превышения ПДД принимается решение об изменении маршрута.
В третьем случае используются готовые данные ИЗС по интенсивности первичных высокоэнергичных протонов, которые можно найти в открытом доступе, например на сайте Европейского космического агентства [31]. Данные обновляется приблизительно через каждый час и представлены в режиме всемирного времени. На основе полученных данных рассчитывается интенсивность вторичных нейтронов для высот 10-12 км. Для расчетов используется вероятностно-каскадный метод, который будет подробно рассмотрен ниже. Далее вычисляется поглощенная и затем эквивалентная дозы, которые прямо пропорциональны интенсивности. Полученные результаты усредняются и сравниваются с предельно допустимой дозой (ПДД), и если мощность рассчитанной дозы превышает ПДД, то необходимо изменить маршрут в область более низких широт.
В первом случае предлагается использовать наземную сеть нейтронных мониторов, что сведет к минимуму погрешность измерения. Данные по нейтронному потоку накапливаются на компьютере в режиме реального времени с интервалом приблизительно 5 минут, усредняются и пересчитываются с помощью разработанного метода для высот, где проходят трассы авиаперелетов. Мощность эквивалентной дозы рассчитывается также как и в первом варианте.
Рис. 2 Глобальная сеть нейтронных мониторов [32]