Projeto DRIEAB Dosimetria da Radiação Ionizante no Espaço o Aéreo A Brasileiro II Workshop sobre Efeitos das Radiações Ionizantes em Componentes Eletrônicos e Fotônicos de uso Aeroespacial M.Sc. Claudio Antonio Federico Out/2009 1
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justificativas Quem sabe fazer dosimetria aeronáutica? 3
justificativas Figura 1: Taxa de dose efetiva devida à radiação cósmica, em função da altitude calculada pelo programa CARI-6, para a região de São José dos Campos, SP, para janeiro de 2008. 4
justificativas Figura 2: Comparação entre doses efetivas médias anuais em várias ocupações, no Reino Unido (extraído e adaptado de: D. T. Bartlett: Radiation protection aspects of the cosmic radiation exposure of aircraft crew. Radiation Protection Dosimetry, n. 109, v. 4, pp. 349-355, 2004). 5
justificativas Falhas em instrumentação embarcada - Concorde monitores de radiação e ativação de 1988 a 1992 5 SPE monitorados - Mais de um upset por vôo em 280 64k SRAM s no Boeing E-3 AWACS e no NASA ER-2. - Experimento Saab CUTE (component upset test equipment) mostrou upset a cada 200h de vôo em SRAM de 4 Mbit. 2% deles foram multiple-bit upsets - Piloto automático do Boeing 777 alterado após falhas relacionadas à altitude e latitude. 6
justificativas Anomalia Magnética do Atlântico Sul (AMAS) peculiaridade local 7
D = f ( φ, E, mat) p p p Medidas de fluxo Medidas de dose 8
Objetivos Desenvolver um sistema de dosimetria da radiação ionizante para uso em aeronaves executar medidas da dose de radiação ionizante incidente na tripulação e na instrumentação sensível de aeronaves no espaço aéreo brasileiro disponibilizar subsídios e consultoria técnica especializada aos órgãos reguladores da aviação civil e militar na edição de normas de proteção de tripulações e diretrizes de segurança. 9
Metas Físicas: MF-1: Caracterização espectroscopica do campo de radiação cósmica atmosférica nas altitudes de vôo no espaço aéreo brasileiro, com medidas laboratoriais com fontes específicas de radiação e medidas "in loco" em várias altitudes. MF-2: Implantação da metodologia de medida de campos mistos de radiação com dosímetros TLD e outros, para fins aeroespaciais no Laboratório de Dosimetria Termoluminescente (LDT) e Laboratório de Radiação ionizante (LRI), ambos do IEAv. 10
MF-3: Realização de monitoração e dosimetria da radiação cósmica em algumas rotas e altitudes selecionadas do espaço aéreo brasileiro e comparação dos resultados destas medidas com aqueles previstos em simulações computacionais para fins de avaliação das previsões teóricas e da acurácia dessas simulações nas regiões sujeitas à Anomalia Magnética do Atlântico Sul. MF-4: Estabelecimento de um sistema dosimétrico (ou protocolo de dosimetria) para a medida das doses de radiação cósmica em aeronaves para monitorações de rotina. Avaliação das doses de radiação nas principais rotas aéreas brasileiras e disponibilização dos resultados com respectivas análises e conclusões às entidades interessadas (público alvo). 11
Meios: ( 1,5 Mi R$) fundo aeronáutico - bolsas; - equipamentos e software; - apoio para calibrações. Esferas de Bonner PTB Monitores tipo TEPC Módulos NIM Fantomas antropomórficos 12
Gerador de nêutrons D-T Reaction Fusion energy release, MeV Maximum cross-section, Barn* Energy of incoming particle at σ max, MeV 1 d + d n + 3 He 3.3 0.09 1.0 2 d + t n + 4 He 17.6 5.0 0.13 3 t + d n + 4 He 17.6 5.0 0.195 13
O IEAv: Histórico em Dosimetria de Radiações Ionizantes Foco em pesquisas avançadas de interesse da Força Aérea Já possui parte da estrutura necessária ( LDT, LCMRI, LRI) Parcerias: Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN/CNEN-SP) - 2 pesquisadores Instituto de Radioproteção e Dosimetria (IRD/CNEN-RJ) - 1 pesquisador Agência Nacional de Aviação Civil (ANAC) - 1 assessor eng.- Superintendência de Aeronavegabilidade;??? Superintendência de Fatores Humanos na Aviação Empresas de transporte aéreo -??? 14
Resultados preliminares Medidas de espectro de nêutrons parceria com IRD/CNEN. 15
Resultados preliminares Espectro medido em Itatiaia (aprox. 2400m) 0.012 0.010 Measured Calculated by EXPACS F(E).E (n/cm 2.s) 0.008 0.006 0.004 0.002 0.000 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 Energy (MeV) fluxo integral medido: (5,97 ± 0,37) x 10-2 n/cm 2.s fluxo integral previsto: 5,04 x 10-2 n/cm 2.s 16
Resultados preliminares Total flux (neutrons/cm 2.s) 0.060 0.055 0.050 0.045 0.040 0.035 0.030 0.025 0.020 0.015 0.010 0.005 0.000 Measured total flux EXPACS total flux Adjust function: y=a*exp(b*x) From x = 20 to x = 2400 a = 0.02602 +/- 0.00062 b = 0.000330 +/- 0.000016 0 500 1000 1500 2000 2500 Altitude (m) Fluxo de nêutrons em função da altitude, comparado com o programa EXPACS. 17
Resultados esperados: a) Capacitação do Laboratório de Dosimetria Termoluminescente do IEAv/CTA para a realização de dosimetria aeroespacial. b) Disponibilização de dados experimentais inéditos e certificação de simulações computacionais, provendo uma metodologia segura para a avaliação do perfil dosimétrico do aeronauta brasileiro. c) Disponibilização de informações técnicas e resultados realistas ao Comando da Aeronáutica e organismos reguladores, como ANAC e CNEN, para a edição de normas, orientações e recomendações a serem seguidas no sentido de garantir a segurança radiológica de tripulações que realizam vôos freqüentes, à semelhança do que já é feito na União Européia e Canadá. d) Disponibilização de informações do campo de radiação cósmica atmosférica no espaço aéreo brasileiro para a avaliação das taxas de falha em componentes de sistemas eletrônicos de aeronaves induzidas pela radiação ionizante, para fins de implementação de sistemas de detecção, proteção e de mitigação dos efeitos em equipamentos críticos. 18
Produtos secundários: parte da capacitação para medida poderá ser aproveitada na área espacial, a exemplo do que ocorreu em outros países; capacitação da FAB para medidas aéreas de RI oriundas de outras fontes (por exemplo, aerolevantamento radiométrico); capacitação para simulação de RC, inclusive interação com materiais pode ser de interesse para a indústria aeronáutica e para projeto de blindagens espaciais. Propostas de medidas em conjunto!! - Dr. Clive Dyer EUA - NEUDOS - Dr. Raoul Velazco - ITA 19
FIM Muito Obrigado claudiofederico@ieav.cta.br 20
Radiação Cósmica www.nasa.gov 21