ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР Безопасность радиационная экипажа космического аппарата в космическом полете МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭКРАНИРОВАННОСТИ ТОЧЕК ВНУТРИ ФАНТОМА ГОСТ 25645.204-83

Дата введения 1985-01-01

ИСПОЛНИТЕЛИ: П.А.Барсов; А.И.Григорьев, д-р мед. наук; Е.Е.Ковалев, д-р техн. наук; Л.М.Коварский, канд. техн. наук; Е.И.Кудряшов, канд. техн. наук; Е.Н.Лесновский, канд. техн. наук; В.А.Панин; Н.М.Пинчук; И.Я.Ремизов, канд. техн. наук; В.А.Сакович, канд. техн. наук; В.М.Сахаров, канд. техн. наук; В.Б.Хвостов, канд. физ.-мат. наук

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 20 декабря 1983 г. N 6360

Настоящий стандарт устанавливает требования к заданию объекта и алгоритм вычисления функций, характеризующих экранированность точек внутри объекта-фантома с окружающей его защитой.

Под защитой в стандарте понимают конструкцию космического аппарата (КА), его оборудование и специальное снаряжение, защищающее (экранирующее) космонавта от ионизирующего излучения.

Стандарт предназначен для подготовки исходных данных, необходимых при расчетах на предприятиях и организациях, занимающихся научно-исследовательскими и опытно-конструкторскими работами, связанными с обеспечением радиационной безопасности экипажа космического аппарата в космическом полете.

1.1. Экранированность точки  ,  расположенной внутри фантома, характеризует функция экранированности  такая, что   представляет вероятность для лучей, изотропно испущенных из точки  , встретить на своем пути суммарное количество вещества фантома и защиты   в интервале от   до  , выраженное в массовых единицах длины.

где   - количество вещества фантома; 

  - количество вещества защиты.

1.2. Под массовой единицей длины в веществе понимают произведение линейной единицы длины на плотность вещества.

1.3 Самоэкранированность точки  ,  расположенной внутри фантома, характеризует функция самоэкранированности  , тождественно равная  .

1.4. Экранированность защитой точки  , расположенной внутри фантома, характеризует функция экранированности защитой  , тождественно равная  .

2.1. Объект, в виде выпуклого тела, задают совокупностью зон с постоянными физическими свойствами вещества в пределах зоны. Каждой зоне присваивают номер  =1, 2, …,  , где  - максимальное количество зон, необходимое для задания объекта.

Примечание. Если исходный объект представляет собой вогнутое тело, то его следует дополнить пустыми зонами.

2.2. Каждая зона объекта должна быть задана вектором поверхностей  , вектором неопределенности  , индексом, характеризующим принадлежность вещества к фантому или защите, и плотностью вещества в зоне  .

	

		

			
 
			
 
			
 
			
 
			
 
		
		

			

			
Вид поверхности
			
			

			
Уравнение поверхности
			
			

			
Тип

			

			поверхности
			
			

			
Макси-

			

			мальное

			

			число

			

			коэффи-

			

			циентов
			
			

			
Вводимые

			

			коэффициенты
			
		
		

			

			
Плоскость,

			

			перпендикулярная оси:
			
			

			
 
			
			

			
 
			
			

			
 
			
			

			
 
			
		
		

			

			

			
			

			

			
			

			
1
			
			

			
1
			
			

			

			
		
		

			

			

			
			

			

			
			

			
2
			
			

			
1
			
			

			

			
		
		

			

			

			
			

			

			
			

			
3
			
			

			
1
			
			

			

			
		
		

			

			
Плоскость, параллельная

			

			оси:
			
			

			
 
			
			

			
 
			
			

			
 
			
			

			
 
			
		
		

			

			

			
			

			

			
			

			
4
			
			

			
4
			
			

			
 ,  ,  , 
			
		
		

			

			

			
			

			

			
			

			
5
			
			

			
4
			
			

			
 ,  ,  , 
			
		
		

			

			

			
			

			

			
			

			
6
			
			

			
4
			
			

			
 ,  ,  , 
			
		
		

			

			
Конус, параллельный

			

			оси:
			
			

			
 
			
			

			
 
			
			

			
 
			
			

			
 
			
		
		

			

			

			
			

			

			
			

			
7
			
			

			
6
			
			

			
 ,  ,  ,

			

			 ,  , 
			
		
		

			

			

			
			

			

			
			

			
8
			
			

			
6
			
			

			
 ,  ,  ,

			

			 ,  , 
			
		
		

			

			

			
			

			

			
			

			
9
			
			

			
6
			
			

			
 ,  ,  ,

			

			 ,  , 
			
		
		

			

			
Цилиндр, параллельный

			

			оси:
			
			

			
 
			
			

			
 
			
			

			
 
			
			

			
 
			
		
		

			

			

			
			

			

			
			

			
10
			
			

			
4
			
			

			
 ,  ,  , 
			
		
		

			

			

			
			

			

			
			

			
11
			
			

			
4
			
			

			
 ,  ,  , 
			
		
		

			

			

			
			

			

			
			

			
12
			
			

			
4
			
			

			
 ,  ,  , 
			
		
		

			

			
Эллипсоид
			
			

			

			
			

			
13
			
			

			
6
			
			

			
 ,  ,  ,  ,  , 
			
		
		

			

			
Поверхность второго порядка

			

			общего вида
			
			

			

			
			

			
14
			
			

			
10
			
			

			
 ,  , …, 
			
		
	

2.2.1. Поверхности задают в виде уравнений 1 и 2-го порядков в декартовой системе координат   в общем   или каноническом виде в соответствии с таблицей. Каждой поверхности присваивают номер  =1, 2, …,  , где   - максимальное количество поверхностей, необходимое для задания объекта.

2.2.2. Совокупность номеров поверхностей, ограничивающих  -ю зону  , из множества номеров поверхностей   ( =1, 2, …,  ) образует вектор поверхностей  .

2.2.3. Каждая поверхность   разделяет два объема: внутренний -   и внешний -  . Принадлежность точки   к внутреннему или внешнему объему характеризуют признаком, именуемым индексом неопределенности  , значение которого определяется выражением

2.2.4. Все точки зоны должны иметь одинаковые индексы неопределенности относительно поверхностей, ограничивающих ее.

2.2.5. Совокупность индексов неопределенности произвольной точки   для вектора  образует вектор неопределенности

 . Вектор неопределенности для точек  -й зоны записывают как  .

3.1. Функцию экранированности  вычисляют в виде функции  кусочнопостоянной на отрезке  

где  =1, …,   - номер отрезка;

 - количество вещества, встреченного на пути луча из точки   в направлении  .

3.2. Для определения функции   необходимо задать расчетную сетку   в диапазоне  , причем ширину интервала   следует выбирать исходя из требований к погрешности функционала, вычисляемого с использованием  . 

3.3. Для вычисления величины   необходимо определить расстояние, пройденное лучом в зонах объекта, что требует выполнения ряда операций, изложенных в пп.3.3.1-3.3.7.

3.3.1. Вычисляют расстояния   от точки   до пересечения луча в направлении  со всеми поверхностями, решив для этого относительно   совместно систему уравнений, описывающих поверхность и прямую в направлении  , проходящую через точку  

где   - расстояние от точки   по лучу   до пересечения с  - й поверхностью.

Система уравнений (3) для каждой поверхности может иметь одно, два или ни одного решения, что соответственно означает однократное, двукратное или отсутствие пересечения  -й поверхности лучом.

Полученным решениям присваивают номер   ( =1, ...,  , где   - максимальное количество пересечений лучом поверхностей объект

а).

3.3.2. Располагают полученный массив значений   ( =1, ...,  ), в порядке возрастания, формируя при этом последовательность соответствующих номеров поверхностей  .

3.3.3. Вычисляют длины отрезков   между последовательными пересечениями

положив   (пересечение лучом точки  ).

3.3.4. Вычисляют   в произвольной точке   каждого из отрезков   ( =1, 2, …,  ) относительно всех поверхностей   ( =1, 2, …,  ), используя соотношение (1) и рекуррентные соотношения: