Изготвено от БАСА Авиейшън ООД и Българска аерокосмическа агенция (БАКА) по поръчка на

Пилотно изследване

на условията на работа на екипажите от летателния състав на ГА в Република Българияпо отношение на радиационния фон

Изготвено от БАСА Авиейшън ООД

и Българска аерокосмическа агенция (БАКА)

по поръчка на

Съюза на летците от гражданската авиация (СЛГА)

София, 7 март 2006 г.

БАСА Авиейшън ООД

Българска аерокосмическа агенция

2/43

Радиация (излъчване, лъчение, лъчи) — разпространение на енергия във формата на вълни или частици

Йонизираща радиация — излъчване, което при взаимодействие със средата води до образуване на йони

Видимата светлина и ултравиолетовото излъчване не се включват в понятието “йонизираща радиация”

Примери за йонизираща радиация:

α-, β-, γ-лъчи, неутронно излъчване

Рентгенови лъчи

Видове радиация

07.03.2006



3/43

На земната повърхност и в атмосферата е налице йонизиращо лъчение — естествен радиационен фон

Радиационният фон съществува в резултат на:

Естествени източници на йонизиращо лъчение в почвата(напр. уранова руда) и водите

Радон — основен източник на йонизираща радиация

Строителни материали и изделия, съдържащи йониз. източници

Радиационно заразяване

Космически лъчи

Радиационен фон

07.03.2006



4/43

Космическите лъчи се състоят от високоенергийни частици, достигащи до Земята от открития космос

Състав:

87%: протони

12%: -частици (хелиеви ядра)

<1%: Тежки атомни ядра

В незначителен обем: -лъчи, електрони и неутрино

Космическите лъчи са нискоенергийна йонизираща радиация с галактичен и слънчев компонент


07.03.2006



5/43

Първични космически лъчи — разрушават ядрата на азотните и кислородните атоми в земната атмосфера

Вторично космическо лъчение — резултат от сблъсъка на частиците със заобикалящата ги материя

Вероятността една частица да достигне земната повърхност без сблъсък е нищожно малка

На височина 8 400 m опитно е установена 10 пъти по-голяма йонизация в сравнение с тази на морското равнище

Първостепенна важност на вторичните космически лъчи - на земната повърхност и при полети в тропосферата


07.03.2006



6/43

Интензивността на космическите лъчи е непостоянна

Слънчев вятър — плазмен поток, непрекъснато излъчван от Слънцето в междупланетното пространство

Слънчевият вятър е отговорен за слънчевия компонент на космическите лъчи

Защитна функция на магнитосферата на Земята

Пример за въздействието на слънчевия вятър: полярно сияние в резултат на йонизацията

Слънчев вятър

07.03.2006



7/43

Слънчев вятър

Полярно сияние

Взаимодействие на слънчевия вятърсъс земната магнитосфера

07.03.2006



8/43

Погълната доза — основна величина, определяща степента на радиационното въздействие

Еквивалентна доза — мярка за очакваната радиационна опасност при продължително облъчване на организми

k е средният коефициент на качеството на йонизиращото излъчване

dm

dWD

Радиационно въздействие

Grkg

JD 11

kDH Sikg

JH 11 (зиверт)

(грей)

07.03.2006



9/43

Предпочитани единици за екв. доза H: mSv и μSv

Мощност на еквивалентната доза:

Времето за пребиваване на човек в полето на йонизиращо излъчване се измерва в часове

Средната годишна доза от естествения радиационен фон в умерените ширини е около 1 mSv

Естественият радиационен фон в Източна Европа създава мощност на еквивалентната доза от 0,05 до 0,20 μSv/h

dt

dHH


s

SvH 1

07.03.2006



10/43

Радиобиологичният ефект от дадена погълната доза зависи от разпределянето й по органи и тъкани

Ефективна еквивалентна доза — мярка за неблагоприятните последици от облъчването

Примери:

i

iiE HWH


Hi — еквивалентна доза в орган или тъкан

Wi — коефициент на отделен орган за приноса към неблагоприятните последици

iiW 1

Тъкан/орган Wi Тъкан/орган Wi

Полови жлези 0,20 Щитовидна жлеза 0,05

Бели дробове 0,12 Мозък 0,05

Червен костен мозък 0,12 Повърхностна/костна тъкан

0,01

07.03.2006



11/43

Професионалната доза е еквивалентната доза, акумулирана в даден орган в течение на 50 г. от момента на облъчването

Мощността на еквивалентната доза зависи от скоростта на разпадане на веществото и неговото извеждане от тялото

Получени за кратко време еквивалентни дози от 4 Sv и нагоре водят до летален изход

Еднократни дози над 0,5 Sv се считат за критични

Допустими дози

50

50

0

0

t

t

E dttPD където PE(t) e мощността на еквивалентната доза в момента на облъчването

07.03.2006



12/43

За работещи в атомната индустрия максималната ефективна доза е 100 mSv за срок от минимум 5 години

Годишният максимум не трябва да превишава 50 mSv за отделна година

Съгласно предписанията на Международната комисия за радиологична защита (ICRP) от 1990 г., допустимите средни годишни дози не трябва да превишават:

20 mSv за работещи

2 mSv за работещи бременни жени

1 mSv за населението

Допустими дози

07.03.2006



13/43

Както краткотрайното излагане на високи дози лъчение, така и дълготрайното облъчване с по-ниски дози многократно увеличава вероятността от появата на:

Общи форми на рак

Левкемия

Меланома

Катаракта

Увреждане на наследствения материал, включително след няколко поколения

Редица изследвания потвърждават наличието на много от изброените заболявания над средностатистическото ниво при летателни екипажи от Канада и скандинавските страни

Ефект на радиационното въздействие

07.03.2006



14/43

1990: Становище на Международната комисия за радиационна защита (ICRP) относно пилотите в гражданската авиация

Екипажите в гражданската авиация са изложени на облъчване, еквивалентно или надвишаващо това на работещите с изкуствени радиационни източници в медицината и техниката

Към днешна дата единствено на територията на ЕС са въведени задължителни превантивни мерки за предпазване на екипажите от прекомерно облъчване с космически лъчи

Общи разпоредби

07.03.2006



15/43

Директива 96/29 на EURATOM от 13 май 1996 г. — определени са основните стандарти за безопасност и защита на работещите и населението от йонизираща радиация

На базата на т. 42 на настоящата Директива в рамките на нормите JAR-OPS са съставени конкретни изисквания

Т. 10 на Директивата регламентира необходимостта от специална радиационна защита при бременност и кърмене

Директивата влиза в сила на територията на ЕС на13 май 2000 г.

В страните-членки на ЕС споменатите нормативи подлежат на интегриране в националното право

Общи разпоредби

07.03.2006



16/43

Точка 1.390 на европейските норми JAR-OPS определя мерките за предпазване на екипажите в гражданската авиация от високи дози космически лъчения

Всеки авиопревозвач трябва да отчита облъчването на екипажите по време на работа (вкл. прехвърляне)

За всички членове на екипажи, получаващи радиационни дози над 1 mSv за година, се вземат специални мерки

Трябва по възможност да се избягва облъчването с дози над 6 mSv за година

Изисквания на JAR-OPS

07.03.2006



17/43

С цел осигуряване на съответствие на изискванията JAR-OPS 1.390(a), авиопревозвачът е длъжен:

Да извърши оценка на очакваното облъчване на екипажите с цел установяване на евентуалната необходимост за вземане на мерки за осигуряване на съответствие с нормите

Оценката на очакваното облъчване е желателно да се извърши по метода, описан в JAR-OPS

Други одобрени от авиационните власти методи за оценка на облъчването са също допустими


07.03.2006



18/43

Метод за оценка на облъчването (по JAR-OPS):

Настоящите данни са с точност ±20%


Височина [ft] Екв. в km Часове на60° с. ш.

Часове на екватора

27 000 8,23 630 1330

30 000 9,14 440 980

33 000 10,06 320 750

36 000 10,97 250 600

39 000 11,89 200 490

42 000 12,80 160 420

45 000 13,72 140 380

48 000 14,63 120 350

Брой часове облъчване за получаване на кумулативна ефективна доза 1 mSv

07.03.2006



19/43

На базата на горните данни е възможно определяне на дозите за други географски ширини чрез интерполиране, като трябва да се отчита и слънчевата активност

Дозите получена космическа радиация се менят с височината, географската ширина, слънчевия 11-годишен цикъл и при слънчеви изригвания

Слънчевите изригвания могат да доведат до многократно увеличаване на почасовите дози

Средната ефективна годишна доза космическа радиация на морското равнище в умерените ширини е 0,3 mSv

Мощността на ефективната доза на 8 km (26 000 ft) височина в умерените ширини е около 3 μSv/h, около екватора 1-1,5 μSv/h


07.03.2006



20/43


Зависимост на космическата радиация от географското положениеи надморската височина при слънчев максимум/минимум

07.03.2006



21/43

Дозите облъчване са с около 20% по-ниски при максимум на слънчевия цикъл и с 20% по-високи при минимум

Причина: При максимум на слънчевата активност магнитното поле на Слънцето екранира голяма част от галактичния компонент на космическите лъчи

За екипажи с годишни дози под 1 mSv не са необходими специални мерки

При полети на височина до 8 km (26 000 ft) е малко вероятно дозата от 1 mSv/година да бъде превишена

За екипажи на турбовитлови самолети е много малко вероятно годишната доза да надвиши 1 mSv


07.03.2006



22/43

Ако годишното облъчване на екипаж с космическа радиация надвишава 1 mSv/година, трябва да се вземат следните мерки:

Оценява се облъчването, по възможност индивидуално

Работните графици се оптимизират с цел намаляване на времето на облъчване

Засегнатите членове на екипажи трябва да бъдат информирани от авиопревозвача за рисковете за тяхното здраве

За бременни жени — членове на екипажи, дозата облъчване трябва да бъде минимална и да не надвишава1 mSv за останалия период от бременността


07.03.2006



23/43

Авиопревозвачът е длъжен чрез работни графици по възможност да ограничи облъчването до 6 mSv/година

Членове на екипажи с очаквано облъчване над 6 mSv/година се считат за силно облъчени

За всеки силно облъчен се води индивидуална статистика, която трябва да се съхранява поне 30 години след последното силно облъчване или до навършване на 75 години

Статистическите данни се съобщават на засегнатото лице веднъж годишно, както и при напускане на авиопревозвача

Бременни жени — членове на екипажи са длъжни да информират авиопревозвача с цел вземане на мерки за контролиране на дозата на облъчване


07.03.2006



24/43

На големи височини (над 15 000 m) е възможно рязко увеличаване на слънчевия компонент на космическите лъчи за кратък период от време (пример: слънчеви изригвания)

Единствената възможна мярка в подобна ситуация е намаляване на полетния ешелон

Галактичният компонент на космическите лъчи не е от съществено значение на голяма височина и около полюсите

При екипажите за полети на голяма височина трябва да се отчита евентуалната значителна вариация на дозата

Наложително е използването на активен мониторинг на радиационната обстановка вместо предварителни разчети

Полети на голяма височина

07.03.2006



25/43

Съгласно т. 1.680 на нормите JAR-OPS не се разрешава експлоатацията на самолет над 15 000 m (49 000 ft),освен ако:

Самолетът е оборудван с прибор за измерване и индикация на почасовата доза на общата космическа радиация

Приборът непрекъснато отчита общата йонизираща и неутронна радиация с галактичен и слънчев произход,както и сумарната доза за всеки полет

Създадена е система за периодично измерване на радиацията на борда, одобрена от авиационните власти

Допълнителни изисквания на JAR-OPS

07.03.2006



26/43

Периодичните измервания се извършват веднъж на 3 месеца

Измерванията се извършват в 16 различни полетни сектора на височини над 15 000 m (49 000 ft)

Ако секторите над 15 000 m са по-малко от 16, измерванията се извършват във всички сектори над 15 000 m

Системата за периодични измервания на радиацията на борда трябва да бъде одобрена от авиационните власти

Резултатите от измерванията вкл. кумулативните дози за всеки отделен период трябва да бъдат предавани на авиационните власти


07.03.2006



27/43

Експлоатацията на самолет на височини над 15 000 m(49 000 ft) не се разрешава и в случай че:

Оборудването по JAR-OPS 1.680 е неизправно

Не се спазва процедурата за периодично измерване на радиацията на борда

Ако по време на полет радиационните лимити съгласно документацията на авиопревозвача бъдат надвишени:

Командирът или пилотиращият са длъжни да започнат снижение при първа възможност


07.03.2006



28/43

В съответствие с Приложение 6 към Конвенцията на ICAO (Operation of Aircraft), глава 6:

Самолетите, които се експлоатират на височини над 15 000 m (49 000 ft) трябва да имат радиационен прибор

Приборът трябва непрекъснато да измерва и показва почасовата доза космическа радиация, както и сумарната доза за всеки полет

Измерваното лъчение трябва да обхваща йонизиращата и неутронна радиация с галактичен и слънчев произход

Измерителното оборудване се калибрира на базата на заключения, съгласувани с националните авиационни власти

Препоръки на ICAO

07.03.2006



29/43

Препоръчително е статистиката на облъчването на екипажите да бъде водена като електронна база данни

Оценката на получените от екипажите дози следва да се извършва с помощта на специален софтуер:

CARI-6M на Civil Aerospace Medical Institute в CAЩ −програма, отчитаща голям брой параметри

EPCARD (European Package for the Calculation of Aviation Route Doses) на немския институт GSF − предлага се опростен и лесен за ползване интерфейс през Интернет, цялата програма се предоставя след запитване

SIEVERT, разработена за авиационните власти на Франция

Методи за контрол

07.03.2006



30/43

Програми като EPCARD отчитат индивидуално компонентите на космическата радиация поради различното им влияние

Облъчването с протони и неутрони допринася за 65 до 80% от общата доза в зависимост от полетния маршрут

Според нови изследвания приносът на протоните към общата доза е по-малък отколкото е считано досега

Относителния принос на различните видове частици за ефективната доза е представен на следващата фигура


07.03.2006



31/43


Относителен принос на видовете частици за ефективната доза

07.03.2006



32/43

Всички програми за оценка на радиационните дози подлежат на редовна актуализация

Необходимо е също така изчислените данни да бъдат сравнявани с експериментални данни от измервания

При оценката на получените дози трябва да се отчита съществената разлика между сумарното време (block time) и времето, прекарано на крейсерска височина

Допуска се и ретроспективна оценка на получените до момента ефективни дози, при която обаче не е възможно да се отчете въздействието на слънчеви изригвания в миналото


07.03.2006



33/43

Системата за отчитане на облъчването на екипажите трябва да бъде точно описана в документите на авиопревозвача

Авиационните власти имат право на проверка и контрол на системата за отчитане

Препоръчва се цикличност от 12 месеца за водене на радиационната статистика

Данните за облъчване на екипажите трябва да бъдат съхранявани 12 месеца след последния 12-месечен период

Служителите трябва да имат право на достъп до своите персонални статистически данни


07.03.2006



34/43

Средностатистическата ефективна доза при полети над Европа на височина 10,7 km (FL 350) е 5-6 μSv/h

За достигане на годишна доза от 1 mSv на тази височина над Европа са необходими около 200 часа

При полети на височина 11,9 km (FL 390) над Европа са достатъчни 150 часа годишно за получаване на същата доза

На височина 10,1 km (FL 330) са необходими около 250 часа годишно за получаване на 1 mSv

На следващата диаграма са представени ефективните дози при полети от южна Германия до редица дестинации


07.03.2006



35/43


Ефективни дози при полети от южна Германия

07.03.2006



36/43

Представяне на разчети за получените ефективни дози космическа радиация при полети от София до популярни дестинации в Европа, Близкия Изток и Северна Америка

Разчетите са извършени с помощта на EPCARD

Получените данни са на базата на следните параметри:

Продължителност на набиране на височина 30 min

Продължителност на снижение и подход 30 min

Ешелон FL 350

Период: март 2006 г.

Отсъствие на слънчеви изригвания

Данните съответстват на полет само в едната посока

Разчети

07.03.2006



37/43

Разчети

Дестинация Обща продължителност на полета [h:mm]

Ефективна доза [μSv]

Рим 1:50 4

Лисабон 4:20 14

Берлин 2:15 7

Франкфурт 2:20 7

Париж 3:00 10

Лондон 3:30 14

Москва 2:55 11

Стокхолм 3:05 13

Дубай 5:00 12

Ню Йорк 10:00 57

Чикаго 11:30 70

07.03.2006



38/43

Разчети

07.03.2006



39/43

Разчет на годишната ефективна доза в зависимост от броя летателни часове при полети над Европа

Данните са базирани на следните параметри:

Средна продължителност на полета 2 h 45 min

Средно време на ешелона 1 h 45 min

Eшелон FL 350

Почасова ефективна доза на ешелона 6 μSv/h

Почасова ефективна доза през ост. време 3 μSv/h

Отсъствие на слънчеви изригвания

Разчети

07.03.2006



40/43

Разчети

Брой летателни часа за една година

Кумулативна радиационна доза [mSv]

600 2,95

700 3,44

800 3,93

07.03.2006



41/43

Проблемът с облъчването на екипажите в гражданската авиация е сериозен и не трябва да бъде подценяван

При полети от България до европейски дестинации и на юг не може да се стигне до силно облъчване на екипажите (над 6 mSv/година) при спазване на санитарните норми

Полетите над Северна Европа и особено над северния Атлантик съдържат опасност от облъчване със значително по-големи дози космическа радиация

Необходими са допълнителни измервания и изследвания за уточняване на въздействието на космическите лъчи върху здравето на екипажите от ГА в дългосрочен план

Заключение

07.03.2006



42/43

С очакваното приемане на България за член на ЕС в близко бъдеще е наложително ускореното въвеждане на изискванията за радиационна защита на екипажите от ГА

Наложително е интегрирането на цитираните нормативи на ЕС в българското национално право

От страна на ГД ГВА е желателно да се дадат указания и насоки на авиопревозвачите относно създаване на системи за мониторинг на облъчването на екипажите

Авиопрезозвачите следва в кратък срок да се запознаят с изискванията за радиационна защита на ЕС

Положителна роля на СЛГА за инициирането на дискусия в авиационния бранш и взаимодействието с ГД ГВА


07.03.2006



43/43

Благодаря за вниманието!


07.03.2006

Documents

Изготвено от БАСА Авиейшън ООД и Българска аерокосмическа агенция (БАКА) по поръчка на