(01) (02) (03) (04) (05) (06) (07) (08) (09) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) Использование фантома в радиационной физике потребовалось в то время, когда стало ясно, что действие на человека ионизирующих излучений нельзя оценить только по ионизации изолированного объема воздуха, как это делали вначале.
В одном из залов Политехнического музея в Москве можно увидеть фантом-манекен, летавший на космическом корабле по околоземной орбите и вокруг Луны.
С необходимостью использовать фантом сотрудники нашего Научно-исследовательского испытательного центра радиационной безопасности космических объектов (НИИЦ РБКО) столкнулись сразу, как только начали заниматься безопасностью космических полетов человека. Разнообразие излучений, воздействующих на космонавта и оборудование в полете, необыкновенно велико. В космических лучах исследователи обнаружили как электроны, так и тяжелые заряженные частицы, такие, например, как ионы железа. Велик и диапазон энергий этих частиц: если в солнечном ветре можно наблюдать частицы с энергией в десятки и сотни электронвольт, то в галактических космических лучах обнаружены частицы с энергиями, которые до сих пор люди не могут получить даже на самых мощных ускорителях. Кроме того, на космических аппаратах используются радиоактивные изотопы и другие источники ионизирующего излучения, что еще больше усложняет оценку радиационной опасности.
Дело в том, что разные виды излучений по-разному взаимодействуют с биологическими тканями и телом человека. Одни из них останавливаются в поверхностных слоях кожи, оставляя там всю свою энергию, другие растрачивают ее постепенно, третьи, проходя сквозь тело, равномерно облучают его части и выходят наружу, едва ослабившись. С совершенствованием знаний о свойствах радиации и ее биологическом действии совершенствовались и фантомы. Вначале тело человека представлялось в виде плоской пластины, затем - в виде шара и набора цилиндров. Необходимость определять степень облучения отдельных органов стимулировала принятие в 1999 году "Норм радиационной безопасности" (НРБ-99). В соответствии с рекомендациями Международной комиссии по радиологи ческой защите в качестве основного критерия радиационной опасности установили величину эффективной дозы, определяющей меру риска возникновения отдаленных последствий облучения как всего тела человека, так и отдельных органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Потребовалась разработка сложных фантомов, состоящих из геометрических фигур, имитирующих части тела. Такой фантом, где геометрические фигуры моделируют печень, селезенку и другие органы (ребра и кишечник представлены в виде трубообразных элементов), разработала группа американских ученых во главе с профессором Снайдером.
Химический анализ фантома, испытания его на центрифуге, на ударном и вибростендах, а также в климатических камерах показали, что он готов к космическим полетам.
При создании фантома-манекена, предназначенного для изучения влияния космических лучей на человека, требовалось получить материал, близкий по составу биологической ткани и способный выдерживать перегрузки, возникающие на различных этапах полета. Вместе с тем он должен быть безопасным в пожарном отношении и не должен выделять токсические вещества при колебаниях температуры и давления в герметичной кабине. И такой материал был разработан сотрудницей нашего института Э. В. Литвиновой. Проведя огромное число опытов, она подобрала соотношение эпоксидной смолы и зерен пшеницы, наилучшим образом удовлетворяющее поставленным требованиям. По техническому заданию Центра радиационной безопасности Ленинградский государственный институт комплексного проектирования разработал конструкцию и изготовил фантом-манекен, подвижный в суставах. В голове, туловище и конечностях манекена были сделаны каналы для размещения детекторов ионизирующих излучений.
Мы оперативно подготовили предложения по проведению полетного эксперимента с фантомом-манекеном. Предложения заинтересовали руководство конструкторского бюро, и подготовка исследований пошла полным ходом. Проверялась техническая документация, по требованиям военпредов проводились дополнительные испытания и доработки. Фантом, одетый в высотный костюм пилота, посадили в кресло космонавта, а в специальных каналах разместили термолюминесцентные детекторы ионизирующих излучений и ядерные эмульсии.
Но запуск каждого килограмма стоил больших денег, а фантом-манекен, изготовленный в соответствии с рекомендациями Международной комиссии по радиационной защите, весил семьдесят килограммов! На помощь пришел его величество случай. От сотрудников КБ С. П. Королева нам стало известно о подготовке очередного испытания космического корабля серии Л-1, предназначенного для облета Луны. Вопрос о радиационной опасности при полете к Луне в то время стоял особенно остро. Да и сейчас периодически возникают утверждения, что американские астронавты не могли оказаться на Луне из-за радиационного барьера. Сотрудники Центра радиационной безопасности уже посылали сборки дозиметров и наборы ядерных эмульсий на аппаратах "Зонд-5" и "Зонд-6". На очередном корабле планировалось установить кресло космонавта и посадить в него манекен.
Наш фантом облетел Луну на аппарате "Зонд-7", и в результате были получены данные о распределении доз в теле космонавта и их физических характеристиках при полете по трассе Земля-Луна -Земля. Специалисты пришли к выводу: "При отсутствии солнечных вспышек радиация на этой трассе полета не страшна". Кроме того, было доказано, что фантом можно использовать при экспериментах в космосе.
Настал день, и фантом с дублирующим комплектом был доставлен на стартовую позицию.
Запуск искусственного спутника с необычным космонавтом прошел "без сучка и задоринки". Спутник получил официальное название "Космос-368", хотя специалисты, проводившие подготовку и запуск, называли его "Помпидушкой". В результате были получены данные о распределении доз в теле человека при орбитальном полете.
В 1970 году в нашу страну приезжал президент Франции Помпиду. В программу его пребывания были включены демонстрации запуска искусственного спутника Земли и пуска баллистической ракеты. В качестве спутника Земли предполагалось использовать возвращаемый аппарат типа "Восток". Однако состав научной аппаратуры на спутнике не был определен и для поставки оборудования оставалось очень мало времени. В качестве манекена мы предложили свой фантом.
Официальное признание как прибор для определения доз радиации, действующей на органы, и эффективной дозы этот фантом получил после утверждения в 2004 году Методических указаний "Нормативные модели тела стандартного работника для определения эффективной и эквивалентной дозы".
Итак, мы получили важные научные данные, а герой этих экспериментов - фантом - прописку в одном из главных музеев страны - Политехническом. Наряду с наиболее ценными экспонатами он вошел в книгу "Памятники науки и техники в музеях России", выпущенную к 120-летию Государственно го Политехнического музея в 1992 году.
Исследования проводились в хранилище твердых радиоактивных отходов атомного флота, расположенном на Кольском полуострове. Фантом, ближайший родственник того, что облетел Луну, упакованный в полиэтиленовую пленку, предохранявшую его от поверхностного радиоактивного загрязнения, устанавливался в различных местах хранилища. При этом имитировались условия, в которых должны были работать операторы. Затем люди уходили, оставляя наше "привидение", начиненное детекторами, которые фиксировали переданную им энергию за все время экспозиции. В этих условиях фантом оставался в полумраке хранилища в течение суток. Детекторы накапливали информацию, которую можно было считывать с приемлемой точностью. Это позволило получить исходные данные для разработки системы контроля облучения работающего персонала и рекомендаций по проведению защитных мероприятий.
Учитывать облучение отдельных органов необходимо не только в космосе, но и на земле, например в хранилищах твердых радиоактивных отходов. При технологических операциях здесь не всегда удается использовать автоматы и часто приходится работать людям. При этом иногда бывает трудно определить эффективные дозы даже с помощью современных компьютеров. Необходимые данные можно получить лишь при непосредственном измерении распределения доз в теле фантома.
В настоящее время на Международной космической станции (МКС) проводится российско-европейский эксперимент "Матрешка". В подготовке этого эксперимента непосредственное участие принимали Институт медико-биологических проблем РАН, Институт космической медицины из Кёльна и РКК "Энергия".
Дозы, получаемые различными органами тела человека, существенно различаются, а при некоторых операциях индивидуальные дозиметры занижают радиационную опасность. Кроме того, анализ измерений, выполненных фантомом, позволяет определять, какие области тела человека и в какой степени целесообразно защитить, чтобы уменьшить радиационную нагрузку.
Однако при неравномерном облучении тела человека такое приближение может приводить к значительным ошибкам. Так, например, размеры легких, печени, желудка сопоставимы с размером тела человека, поэтому доза, измеренная в точке, только случайно может соответствовать средней дозе в данном органе. Еще более сложно определить среднюю дозу, поглощенную кроветворным костным мозгом, который находится в различных костях тела человека.
Фантом, моделирующий верхнюю часть тела человека, выставлен на внешней поверхности МКС. Он состоит из 34 слоев, между которыми установлено около тысячи дозиметров. Это в основном термолюминесцентные детекторы, которые регистрируют дозу, накопленную в течение всего периода эксперимента. Затем детекторы спустят на Землю и отправят в лабораторию, где с них снимут показания. Некоторые дозиметры связаны с телеметрией и регистрируют сиюминутную дозу. Пять из "активных" дозиметров установлены в точках, соответствующих наиболее важным органам человека. Показания этих дозиметров принимаются за средние величины доз в данных органах.
Доктор технических наук Л.СМИРЕННЫЙ. Фантом-манекен, использовавшийся при изучении действия космических излучений на человека в полетах по околоземной орбите и вокруг Луны.
Ученые работают над созданием фантома-манекена, способного определять дозы в органах и тканях в масштабе текущего времени.Фантом в переводе с французского языка значит привидение, призрак.
Установка фантома-манекена в хранилище твердых радиоактивных отходов.
Фантом-манекен, разработанный группой американских ученых во главе с профессором Снайдером.
Результаты работы фантома в хранилище облученного ядерного топлива.
Л. И. Брежнев и Ж. Помпиду наблюдают за запуском спутника "Космос-368". Космодром Байконур. 8 октября 1970 года. Фото из Интернета.
(01) (02) (03) (04) (05) (06) (07) (08) (09) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94)
|
|