Общая характеристика работы (стр. 2 )

Разработаны методы радиотермометрии на основе регистрации собственного теплового радиоизлучения соответствующих сред применительно к изучению влияния моделируемых факторов космического полета на организм человека. Проработаны теоретически возможности использования корреляционных измерений для определения распределения температуры и электрофизических характеристик сред (в том числе, биологических) по глубине.

Впервые радиотермометрия использована для определения температурных сдвигов при изучении влияния моделируемых факторов космического полета на организм человека.

Разработан метод определения характеристик пучков по зависимости интенсивности ИВЧ от фазовой скорости электромагнитных волн в радиаторе, отличающийся рядом достоинств. Предложено использовать дисперсию света в радиаторах ИВЧ для неразрушающего определения характеристик потоков частиц, одиночных импульсов (потоков) частиц и характеристик потока частиц внутри посылок. Проведена теоретическая разработка этого метода и показана реальность осуществления такой возможности, в особенности, для измерения мощных радиационных полей.

Проанализирована возможность использования разработанных методов для неразрушающего определения характеристик потоков электронов и тяжелых заряженных частиц ускорителей (медицинских, исследовательских и других).

Теоретическая и практическая ценность работы.

Разработка методов расчета доз за магнитной защитой без учета взаимодействия с веществом и обратного траекторного метода нахождения распределения доз за магнитными полями разной конфигурации с учетом замедления и ослабления ГКЛ и СКЛ в веществе корабля и элементов магнитной защиты является вкладом в теоретические основы дисциплины «физика защиты». Обратный траекторный метод позволяет находить обобщенные параметры комбинированной защиты с существенно большей эффективностью по сравнению с прямым методом и найдет дальнейшее применение при расчете будущих конкретных вариантов магнитной защиты.

Практический интерес, как частность при разработке обратного траекторного метода, представляет предложенная методика нахождения энергии частицы по заданному ее пути в веществе итерациями интегралов от ионизационных потерь по методу Ньютона, что позволяет унифицировать вычисления и исключить использование приближенных неточных формул или интерполяции по таблицам пробегов частиц с разными атомными номерами Z.

Практическую ценность имеет проработка возможности создания системы для имитации геомагнитного поля на борту межпланетных кораблей и вывод, что она будет обладать приемлемой массой и энергопотреблением.

При орбитальном полете изменения уровня ГМП на борту приводят к нежелательному воздействию на сердечно-сосудистую систему членов экипажа. Практический интерес представляет предложение стабилизировать модуль геомагнитного поля на борту, что упрощает дело и позволяет ограничиться одной стабилизирующей магнитной системой, подобной системе для межпланетных кораблей.

Разработан теоретический подход к определению уровней воздействия сверхширокополосных ЭМП и поставлен вопрос о необходимости изучения наличия порога по амплитуде составляющих спектра (или его отсутствия) для таких случаев.

Показана некорректность в случае воздействия сверхширокополосных ЭМП распространенного мнения, что если выполнены требования по электромагнитной совместимости аппаратуры (ЭМС), то заведомо выполнены требования безопасности для человека. Необходимо при испытаниях аппаратуры на ЭМС одновременно анализировать ее биоэлектромагнитную совместимость. Этот вывод также имеет практическое значение.

Имеют также практическую ценность:

-принципы построения аппаратуры для нормирования сверхширокополосных электромагнитных полей;

-требование учитывать наличие электромагнитного «эха» в интерьерах корабля;

-требование при поставке на борт аппаратуры, являющейся источником ЭМП, учитывать суммарный уровень ЭМП от всех имеющихся бортовых источников по всему спектру.

Разработаны теоретические подходы к принципиальной модификации корреляционного метода радиотермометрии, что позволит определять распределение электрофизических характеристик тканей по глубине и на этой основе повысить точность определения распределения глубинной температуры. Кроме того, знание электрофизических свойств сред важно для оценки их состояния.

Показана целесообразность применения радиотермометрии для изучения влияния моделируемых факторов космического полета на организм человека, а также в межпланетном полете и при работе на лунной базе.

Разработаны теоретические основы метода определения спектров пучков, создаваемых мощными источниками частиц (ускорителями и др.), по зависимости интенсивности излучения Вавилова-Черенкова от фазовой скорости электромагнитных волн в радиаторе. Проведены эксперименты, показавшие эффективность метода.

В одном из вариантов метода предложено для диагностики пучков использовать явление дисперсии света, которое, принято считать мешающим в черенковских методах. В предложенном варианте оно впервые оказывается «дружественным» и позволит неразрушающим способом определять спектр энергий не только пучков частиц, но спектр энергий одиночного импульса (потока) и спектр внутри этого импульса.

Предложенный метод важен для решения многих практических задач, возникающих при использовании ускорителей в радиационно-физических и радиобиологических исследованиях, в промышленных и инспекторских целях (радиационная обработка, просвечивание, контроль грузов) и в медицине (онкология).

Научная апробация работы.

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на многих конференциях и семинарах, среди которых следует упомянуть:

Международный Конгресс по защите от космического излучения и излучения ускорителей, Женева, Центр. Европ. Институт ядерных исследований, CERN –71-16, 1971.

Всесоюзные конференции по разработке и применению ускорителей 1972,1974,1975 гг.

3-е Всесоюзное совещание по применению ускорителей в народном хозяйстве. Ленинград, 26-28.06.1979.

II-й Международный Симпозиум и II-е Сисакяновские чтения. Москва – Дубна 29.05-1.06.01. Дубна, ОИЯИ.

1-й Международный Конгресс “Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине”. С-Пб, 16-19.06.1997.

XI и XII конференции по космической биологии и авиакосмической медицине. Москва. ГНЦ РФ-ИМБП РАН. 2000 и 2002 гг.

Second Colloquium COSPAR “Radiation safety for manned mission to Mars”, 29.09-01-10.2003, Dubna, Russia.

Российский Национальный Комитет по защите от неионизирующих излучений, 2004-2005 гг.

II-й Международный Аэрокосмический Конгресс. Москва. 31.08.- 5.09.1997

2-я Международная Конференция «Радиоэлектроника в медицинской диагностике: оценка функций и состояния организма». Москва. 23-26.09.1997. С. 32-35.

III-я Международная Научно-техническая Конференция «Физика и радиоэлектроника в медицине и биотехнологии» ФРЭМБ’98. 17-19.06.1998. Владимир.

3-я Междунар. Конф. «Радиоэлектроника в медицинской диагностике». Москва. 29.09-01.10.1999 г.

4-th Int. Workshop on Space Rad. Res. and 17-th Annual NASA Space Rad. Health Inv. Workshop. Moscow-St. Peterburg. 5-9.06. 2006.

Междунар. Конф. « и современная физика» (к столетию со дня рождения). Москва. Физический институт им. Лебедева РАН. 22-25.06.2004.

XIX Всероссийская конференция по ускорителям (RuPAC 2004), Дубна, 4 – 9 октября 2004.

Int. Conf. “Electromag. Field: Biolog. Effects and Hygien. Stand.”, Moscow. 18-22.1998.

Всесоюзные семинары по сверхпроводимости, 1984-85 гг., Курчатовский Институт.

Всесоюзные конференции по защите и дозиметрии, Всесоюзные и российские конференции с международным участием по воздействию электромагнитных полей на человека и биологические объекты.

Конференции по активной защите в МИФИ, В ЦНИИмаш, в ИМБП, 70-80 гг.

Всего по тематике опубликовано 38 работ, в том числе первая в мире монография «Активная защита космических кораблей», Атомиздат, 1970 и глава 7 «Избранные вопросы теории биологического действия электромагнитных полей» в монографии «Электромагнитные поля и здоровье человека» / Под общей ред. . Изд-во РУДН. 2002.

Из них 9 в рецензируемых журналах и 14 – в Трудах Международных, Всесоюзных и - Российских конференций.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Теоретические основы и методики для определения защитных характеристик магнитных полей различных конфигураций от галактических космических лучей (ГКЛ) и солнечных космических лучей (СКЛ) без учета их взаимодействия с веществом.

2. Обратный траекторный метод расчета ослабления потоков ГКЛ и СКЛ магнитной защитой и определения доз в фантоме за ней с учетом взаимодействия заряженных частиц с веществом корабля и элементами магнитной защиты (комбинированная защита полем и веществом). Частицы стартуют из интересующего микрообъема фантома, оставляя в этом микрообъеме энергию и набирая ее при движении в веществе, взаимодействуют с магнитным полем и выходят из защиты, после чего имеет место «сшивание» со спектром частиц в космосе.

3. Оценки энергии частиц ГКЛ, которых необходимо полностью отклонять магнитным полем от защищаемого объема (энергия отсечки) для снижения доз до предполагаемых в межпланетном полете значений.

4. Создание искусственного ГМП на борту межпланетных кораблей с использованием специальных магнитных систем. Показано, что такие системы будут обладать сравнительно небольшой массой и энергопотреблением.

5. Предложение поддерживать постоянство модуля магнитного поля при околоземных пилотируемых полетах с помощью магнитных систем, управляемых магнитометром в обитаемом объеме, для устранения нежелательных эффектов воздействия на экипажи вариаций уровня ГМП на борту. Рассмотрена зависимость от времени токов в магнитной системе для орбит с разными углами наклона, оценено энергопотребление таких систем.

6. В связи с перспективами резкого возрастания, особенно, на межпланетном корабле и на лунной базе, количества систем и аппаратуры, создающих при своей работе широкополосный фон ЭМП, предложено нормировать этот фон как излучение множества виртуальных источников.

7. Использование радиотермометрии при исследованиях воздействия на организм моделируемых факторов космического полета. Полученные впервые данные говорят в пользу дальнейшей разработки методов и аппаратуры радио - и акустотермометрии и ее применения в исследованиях, в отборе, при тренировках и в качестве бортовой аппаратуры межпланетных кораблей и на лунной базе.