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Actuellement, divers écosystèmes sont créés qui permettent aux gens d'interagir en ligne avec le monde de l'Internet des objets (IoT et IIoT) au profit de la société, en tenant compte des exigences individuelles des consommateurs de technologies innovantes modernes.
Le nouveau «système aéronautique pour la surveillance dosimétrique personnelle du personnel navigant et des passagers aériens» nouvellement créé, utilisant les technologies innovantes modernes DO-RA
DO-RA.com, peut également être attribué à ce type d'écosystèmes.
Il est bien connu que lorsque nous utilisons le transport aérien pour voler vers différentes parties du monde, nous effectuons nos voyages à des altitudes de 10 à 12 km. sur la terre. Couloirs de vol 13 km. principalement utilisé par les vols charters. Pendant ces vols, les passagers aériens et le personnel navigant sont exposés aux rayonnements ionisants cosmiques. Dans le même temps, aux altitudes de vol utilisées, le niveau de rayonnement ionisant cosmique peut dépasser considérablement les normes autorisées, par exemple, par une douzaine de fois ou plus. Pour les vols transatlantiques, les tarifs autorisés peuvent dépasser plusieurs dizaines de fois. Cet effet sur le corps des passagers et des aéronefs volant fréquemment peut avoir un effet négatif.
Notre article permettra à chacun de comprendre les risques potentiels pour lui-même en cas de fréquents voyages en avion et de prendre les mesures appropriées pour minimiser les atteintes à sa propre santé et à celle des personnes proches de lui volant sur des compagnies aériennes civiles.
1. Introduction et problème du rayonnement cosmique
Lorsque vous montez à bord d'un avion, vous ne pensez généralement pas à ce qui se trouve à des altitudes de 10 à 12 km. - Un couloir de vol standard de l'aviation civile peut vous déranger autre qu'un orage ou une turbulence.
On sait qu'à la fin du siècle dernier, l'aviation civile utilisait des couloirs inférieurs pour des vols à des altitudes de 6,0 à 8,0 km au-dessus de la surface de la Terre. Mais les exigences environnementales modernes pour le bruit des moteurs d'avion et les émissions d'échappement, ainsi que les économies de carburant par mille de vol, ont éloigné les aviateurs de la Terre, plus près des étoiles en raison d'une résistance à l'air plus faible pendant les vols et d'une optimisation financière du transport de passagers aériens.
1.1. Seules les étoiles au-dessus
Volant souvent dans le monde entier et expérimentant en même temps mes propres développements créés dans le cadre du projet
DO-RA.ru pour surveiller l'environnement en termes de rayonnement ionisant, ou brièvement de rayonnement, j'ai découvert les caractéristiques de vol suivantes.
Ainsi, au départ d'un avion à Chambéry, en France, le fond de rayonnement n'était que de 0,10 μSv. / H. À une altitude de 3 000 m, le rayonnement de fond variait de 0,15 à 0,18 μSv. / H. À une altitude de 6 000 m, le niveau de rayonnement de fond se situait entre 0,30 et 0,34 μSv. / H. À une altitude de 8 800 m, le niveau de rayonnement de fond était déjà de 0,72 à 0,76 μSv. / H. À une altitude de 10 100 m, le niveau de rayonnement de fond s'est élevé à 1,02-1,12 μSv. / H. Et enfin, à la hauteur maximale de notre itinéraire, à savoir à une altitude de 10.700 m. Le fond de rayonnement était de 1.22-1.35 μSv. / H. Lors de l'atterrissage à Moscou à Domodedovo, toutes les mesures du rayonnement de fond avec une précision raisonnable ont été confirmées aux mêmes altitudes.
Il s'avère que les vols de jour dans n'importe quelle direction géographique, bien que pratiques pour les humains, mais soumettent notre corps à une charge de rayonnement accrue par rapport aux vols de nuit. Cela est dû à un excès de rayonnement cosmique et de rayonnement solaire, ainsi qu'à davantage d'air rejeté et, par conséquent, à une protection naturelle moins efficace contre les particules de matière ionisantes.
Afin de ne pas être infondé et de ne pas tomber dans le piège de nos propres idées fausses, nous donnons des exemples exclusivement de sources ouvertes qui nous permettront d'ouvrir les yeux sur les rayonnements ionisants qui nous entourent et qui nous attaquent lors des voyages en avion. Comme vous le savez, une personne est privée des organes sensoriels qui peuvent détecter et identifier les radiations afin de prendre les mesures possibles pour se protéger contre les radiations dangereuses et réduire les dommages causés au corps.
Rappelez-vous le dicton: "La connaissance est le pouvoir." Mais l'ignorance de l'effet des rayonnements ionisants sur le corps humain ne nous libère pas de ses effets nocifs!
1.2. Rayons cosmiques et rayonnement solaire
Il est généralement admis que le rayonnement cosmique est un rayonnement ionisant qui tombe continuellement à la surface de la Terre depuis l’espace mondial et qui se forme dans l’atmosphère terrestre à la suite de l’interaction du rayonnement avec les atomes des composants de l’air.
Distinguer le rayonnement cosmique primaire et secondaire. Le rayonnement cosmique primaire (KI-1) est un flux de particules élémentaires qui tombent à la surface de la Terre depuis l'espace. Elle résulte de l'éruption et de l'évaporation de la matière de la surface des étoiles et des nébuleuses dans l'espace. KI-1 se compose de protons (92%), de particules alpha (7%), de noyaux de lithium, de béryllium, de bore, de carbone, d'azote, d'oxygène et d'autres atomes (1%). Le rayonnement cosmique primaire (KI-1) est caractérisé par un pouvoir pénétrant élevé.
De plus, le rayonnement cosmique est divisé par origine selon les types suivants: (i) extragalactique, (ii) galactique et (iii) solaire.
La plupart des rayonnements cosmiques primaires proviennent de notre galaxie, leur énergie est extrêmement élevée - jusqu'à 1019 eV. Le rayonnement solaire se produit principalement pendant les éruptions solaires qui se produisent avec un cycle caractéristique de 11 ans. Leur énergie ne dépasse pas 40 MeV. Cela n'entraîne pas une augmentation notable de la dose de rayonnement à la surface de la Terre.
L'énergie moyenne des rayons cosmiques est de 1010 eV, ils sont donc nocifs pour tous les êtres vivants. L'atmosphère sert de sorte de bouclier qui protège les objets biologiques des effets des particules cosmiques, et seules quelques particules atteignent la surface de la Terre.
Lorsque des particules cosmiques interagissent avec les atomes d'éléments de l'atmosphère, un rayonnement cosmique secondaire (KI-2) se produit. Il se compose de mésons, d'électrons, de positons, de protons, de neutrons, de rayons gamma, c'est-à-dire de presque toutes les particules actuellement connues.
Les rayons cosmiques primaires, faisant irruption dans l'atmosphère, perdent progressivement leur énergie, la gaspillant lors de nombreuses collisions avec les noyaux des atomes d'air. Les fragments résultants, acquérant une partie de l'énergie de la particule primaire, deviennent eux-mêmes des facteurs d'ionisation, détruisent et ionisent d'autres atomes de gaz de l'air, c'est-à-dire se transforment en particules de rayonnement cosmique secondaire (KI-2).
KI-2 est le résultat d'interactions électron-photon et électron-nucléaire. Dans le processus électron-photon, une particule chargée interagit avec le champ du noyau d'un atome, produisant des photons qui forment des paires d'électrons et de positrons. Ces particules, à leur tour, provoquent l'apparition de nouveaux photons. Le processus électron-nucléaire est dû à l'interaction de particules primaires, dont l'énergie n'est pas inférieure à 3x109 eV, avec les noyaux d'atomes dans l'air. Dans cette interaction, un certain nombre de nouvelles particules apparaissent - mésons, protons, neutrons. Le rayonnement cosmique secondaire a un maximum à une altitude de 20-30 km, à une altitude inférieure, les processus d'absorption du rayonnement secondaire prévalent sur les processus de sa formation.
L'intensité du rayonnement cosmique dépend de la latitude et de l'altitude géographiques. Comme les rayons cosmiques sont principalement des particules chargées, ils dévient dans un champ magnétique dans la région au-dessus de l'équateur et se rassemblent sous forme d'entonnoirs dans les régions des pôles. Dans les régions circumpolaires de la surface de la Terre, des particules d’énergie relativement faible (il n’est pas nécessaire de surmonter un champ magnétique) atteignent également l’intensité du rayonnement cosmique aux pôles dû à ces rayons. Dans la région équatoriale de la surface, seules les particules ayant des énergies maximales peuvent surmonter l'effet de déviation du champ magnétique.
Le débit de dose moyen de rayonnement cosmique des habitants de la Terre est d'environ 0,3 mSv / an, et au niveau de Londres-Moscou-New York, il atteint 0,5 mSv / an.
1.3. Unités de mesure du rayonnement ionisant
Dose équivalente (deux unités):
Baer est l'équivalent biologique des rayons X (dans certains livres, heureux). Il s'agit d'une unité hors système pour mesurer la dose équivalente. Dans le cas général:
1 rem = 1 rad * K = 100 erg / g * K = 0,01 Gy * K = 0,01 J / kg * K = 0,01 Sievert
Avec un facteur de qualité de rayonnement de K = 1, c'est-à-dire pour les rayons X, gamma, rayonnement bêta, électrons et positrons, 1 rem correspond à une dose absorbée de 1 rad.
1 rem = 1 rad = 100 erg / g = 0,01 Gy = 0,01 J / kg = 0,01 Sievert
Il convient de noter en particulier le fait suivant. Dès les années 50, il a été constaté que si, à une dose d'exposition de 1 rayon X, l'air absorbe 83,8-88,0 erg / g (l'équivalent physique des rayons X), alors le tissu biologique absorbe 93-95 erg / g (équivalent biologique des rayons X) . Par conséquent, il s'avère que lors de l'évaluation des doses, on peut considérer (avec une erreur minimale) que la dose d'exposition de 1 radiographie pour les tissus biologiques correspond (équivalente) à la dose absorbée de 1 rad et à la dose équivalente de 1 rem (à K = 1), c'est-à-dire à peu près en disant que 1 P, 1 rad et 1 rem sont une seule et même chose.
Sievert (Sv) est une unité de doses équivalentes et efficaces équivalentes dans le système SI. 1 Sv est égal à la dose équivalente à laquelle le produit de la dose absorbée en Gray (dans les tissus biologiques) et le coefficient K sera égal à 1 J / kg. En d'autres termes, il s'agit d'une telle dose absorbée à laquelle 1 kg d'énergie est libéré dans 1 kg de substance.
Dans le cas général: 1 Sv = 1 Gy. K = 1 J / kg. K = 100 rad. K = 100 rem
À K = 1 (pour les rayons X, gamma, rayonnement bêta, électrons et positrons), 1 Sv correspond à une dose absorbée de 1 Gy: 1 Sv = 1 Gy = 1 J / kg = 100 rad = 100 rem.
La mesure de l'effet des études ionisantes sur le corps humain est considérée comme DER - le débit de dose équivalent. L'équivalent de dose ambiante H * (d) est l'équivalent de dose qui a été créé dans le fantôme sphérique ICPE (Commission internationale des unités de rayonnement) à une profondeur d (mm) de la surface en diamètre parallèle à la direction du rayonnement, dans un champ de rayonnement identique à celui considéré dans la composition, la fluence et la distribution d'énergie, mais unidirectionnelles et homogènes, c'est-à-dire que l'équivalent de dose ambiante de H * (d) est la dose qu'une personne recevrait si elle était sous ... Gris / seconde (Gy / s). 1rad / s = 0,01 Gy / s. Dose équivalente de puissance. Rem / seconde (rem / s). Sievert / seconde (Sv / s).
En conclusion, nous rappelons encore une fois que pour les rayons X, gamma, rayonnement bêta, les électrons et les positrons, les valeurs des rayons X, rad et rem, ainsi que (séparément) les valeurs de Gray et Sievert sont équivalentes dans l'évaluation de l'exposition humaine.
1.4. Normes de radioprotection - NRB-99/2009
Pour conclure l’excursion dans la physique du processus, je voudrais noter ce qui suit: en raison de l’effet actif des rayonnements ionisants sur une personne et son système corporel, des normes de rayonnement spéciales pour le personnel navigant ont été introduites dans l’aviation. Ces normes limitent les vols de personnel aéronautique à raison de pas plus de 80 heures de vol par mois, pas plus de 240 heures de vol par trimestre et pas plus de 800 heures de vol par an et par personne.
Ces paramètres de temps de vol sont extraits de l'Ordonnance du Ministère des Transports de la Fédération de Russie n ° 139 du 21 novembre 2015, tenant compte du Règlement OACI «Normes internationales et pratiques recommandées», clause 7.6: «Le temps de vol et le temps de vol officiel des membres d'équipage de conduite sont déterminés par les normes des agences de l'aviation d'État des pays Membres de l'OACI. " Cependant, une telle comptabilité horaire des heures de vol est actuellement un système de contrôle assez archaïque et vicieux pour le personnel navigant, et voici pourquoi.
C’est une chose de voler parallèlement à l’équateur au-dessus des continents européens ou asiatiques les plus peuplés et c’est tout autre chose de voler à travers les pôles. Et plus encore, il est problématique pour la santé de voler pendant une période de tempêtes solaires. À de tels moments pendant les vols, la puissance de la dose équivalente pour le personnel navigant peut sérieusement différer et ne pas coïncider avec les terriers réels des heures de vol moyennes.
Pendant l'existence de la science de la radiologie qui étudie l'effet des rayonnements ionisants sur le corps humain et animal, des statistiques fiables et à long terme sur les effets des rayonnements, exprimées en risques de maladie de certains organes de la personne. Les données sur le risque de maladie sont extraites du document officiel NRB 99/2009 et sont présentées dans le tableau ci-dessous pour plus de clarté:
Facteurs de risque de radiation pour les maladies des organes humains
Ratio d'organes humains
Gonades (gonades) 0,2
Moelle osseuse rouge 0,12
Gros intestin 0,12
Estomac 0,12
Léger 0,12
Vessie 0,05
Foie 0,05
Oesophage 0,05
Thyroïde 0,05
Cuir 0,01
Cellules osseuses 0,01
Cerveau 0,025
Le reste du tissu 0,05
Le corps dans son ensemble 1
1.5. Statistiques de l'aviation civile ...
Les statistiques de l'aviation civile internationale fournissent les indicateurs suivants. En 2016, 3,7 milliards de passagers ont été transportés par l'aviation mondiale, tandis que toutes les compagnies aériennes du monde ont effectué 10 milliards d'heures de vol (données OACI et ATOR). On prévoit une croissance des vols civils de 4,6% par an jusqu'en 2034 (données UAC). Bien qu'au cours de la même année 2016, le transport aérien de personnes ait néanmoins augmenté de 6% (données OACI et ATOR).
En 2017, un nombre record de passagers a été transporté sur des vols réguliers dans le monde - plus de 4 milliards de personnes, soit 7% de plus qu'en 2016, alors qu'il y avait également une augmentation significative par rapport à la période précédente.
Dans le même temps, selon les statistiques de l'OACI, il y a plus de 70 millions de personnes qui volent souvent des passagers aériens avec +30 vols par an. À cet égard, on peut affirmer avec certitude que le potentiel du marché des équipements dosimétriques individuels de surveillance des rayonnements pour les passagers aériens et les membres d'équipage volant fréquemment est suffisamment grand et résiste à une croissance régulière et stable.
1.6. Influence du rayonnement cosmique sur le personnel navigant
Les chercheurs ont constaté que les femmes et les hommes dans les équipages des avions de ligne américains ont des taux plus élevés pour divers types de cancer, par rapport aux passagers aériens conventionnels. Tout d'abord, il s'agit du cancer du sein, du col de l'utérus, de la peau, de la thyroïde et de l'utérus, ainsi que du cancer du système gastro-intestinal, qui comprend le cancer du côlon, de l'estomac, de l'œsophage, du foie et du pancréas.
Une explication possible de l'augmentation des taux de cancer est que le personnel navigant est exposé à de nombreux agents cancérigènes ou pathogènes connus et potentiels dans leur environnement de travail, explique Irina Mordukhovich, auteure principale de cette étude, chercheuse à la TH Chan School of Public Health de l'Université Harvard.
Et l'un de ces cancérogènes est le rayonnement ionisant cosmique, qui est beaucoup plus élevé à haute altitude qu'à la surface de la Terre. Ce type de rayonnement est particulièrement nocif pour l'ADN et est une cause connue de cancer du sein et de non mélanome cutané.
Les équipages des avions de ligne reçoivent la dose annuelle la plus élevée de rayonnement ionisant au travail de tous les travailleurs américains, dit-elle.
Ses recherches ont examiné les données de plus de 5 300 agents de bord de diverses compagnies aériennes qui ont répondu à une enquête en ligne dans le cadre de l'enquête sur la santé des agents de bord de Harvard. L'enquête a analysé les taux d'incidence du cancer pour ces agents de bord par rapport à un groupe d'environ 2 700 personnes qui avaient un revenu et un niveau de scolarité similaires mais n'étaient pas des agents de bord.
Les chercheurs ont découvert que les hôtesses de l'air avaient des taux de cancer du sein environ 50% plus élevés que les femmes dans la population générale. De plus, les scores de mélanome étaient plus de deux fois plus élevés et les scores de non-mélanome du cancer de la peau étaient environ quatre fois plus élevés chez les agents de bord féminins que chez les femmes dans la population générale. (Le cancer de la peau du némélanome comprend le carcinome basocellulaire et le carcinome épidermoïde.)
Des taux accrus d'incidence du cancer ont été observés, malgré des signes de bonne santé, comme un faible tabagisme et l'obésité, dans l'ensemble du groupe des agents de bord, notent les auteurs de l'étude.
Selon les chercheurs, les taux d'incidence du cancer chez les agents de bord masculins étaient près de 50% plus élevés pour le mélanome et environ 10% plus élevés pour le cancer de la peau non mélanome que les hommes.
1.7. Technologie DO-RA:
Dosimètre-radiomètre personnel pour l'équipage de conduite:
• Matrice, détecteurs de rayonnement à semi-conducteurs avec structure à diode PIN• Électronique pour la lecture sur des composants discrets ou sur la base d'une puce - ASIC• L'appareil dispose d'un protocole de transfert de données sans fil• Famille de programmes utilisateur pour les principaux systèmes d'exploitation• La documentation de conception a été créée au format IPC international• Tous les appareils sont combinés en un système unique basé sur une solution serveurCaractéristiques techniques de l'appareil DO-RA.Avia:Dimensions (LxPxH), mm: 29,1 x 7 x 62.Plage de température: de 0 à + 55º.Type de capteur: Détecteur à semi-conducteurs - DoRaSi.La gamme de rayonnement gamma et bêta détectable: de 25 keV à 10 meV.Intensité d'émission détectée: déterminée.Erreur maximale: 10% avec exposition - 60 s.Interface de données: Bluetooth low energy (BLE)Systèmes d'exploitation mobiles pris en charge: Apple - iOS de ver. 7.0, Google - Android, de ver. 4.1 et autres; et OS: Windows, Linux, Mac OS.Solution serveur DO-RA:• Un prototype de composant serveur du complexe logiciel du dispositif DO-RA.Avia a été créé;• Tenir des registres des utilisateurs du système;• Maintenir un protocole d'exploitation du système (autosurveillance);• Réalisation d'autodiagnostics, y compris la surveillance du volume de données stockées, la surveillance des caractéristiques de temps et de charge des composants du système, le nombre de demandes traitées, le nombre de demandes erronées, etc.;• Obtention de données à partir d'appareils mobiles enregistrés avec les coordonnées géographiques, les hauteurs et l'heure de mesure effectuées;• Stockage à long terme des résultats de mesure;• Mise à jour de la présentation cartographique des données de surveillance;• Fournir les données du système de surveillance sous forme cartographique;• Fourniture d'API REST aux systèmes d'information externes pour l'accès au système de collecte et de stockage des données, au système de traitement des données;1.8. Protection par brevet de la technologie DO-RA- Plus de 89 brevets d'inventions et de modèles d'utilité, certificats pour les codes de programme, y compris: Russie, EurAsEC, États-Unis, Japon, Corée, Chine, Inde, Union européenne- Brevets russes: RU n ° 109625; 124101; 116.296; 116725; 117.226; 2484554; 133943; 136.194; 140.489; 88973; 156901; 156906; 156907; 145480; 2545502; 1.59972; 125008; 126484; 2.575.939; 167308- Brevets étrangers: n ° 025350; 74.126; 14797; US 9547089 B2; US 8738077 B2; Coréen: 20-0479248; CN 2033537453 U; JP 3189486Auteurs de l'article: 1Vladimir Yelin, auteur de correspondance, PDG et fondateur d'Intersoft Eurasia PJSC, chef de projet et développeur de DO-RA, candidat en sciences techniques, résident du Skolkovo Technopark, Moscou, Russie, elin @ intersofteurasia. ru.2 Olga Sharts, gène. cerf et fondateur de California Innovations Corp., San Diego, Californie, MSc en chimie et spectroscopie olgasharts@gmail.com.3Merkin Mikhail, docteur en physique-mathématiques. Sci., Chef du laboratoire des détecteurs au silicium du département de physique expérimentale des hautes énergies, D.V. Skobeltsyn Research Institute of Nuclear Physics M.V.Moscou State University Université d'État Lomonossov de Moscou, Moscou, Michael.Merkin@gmail.com.Sources d'information et de documentation:1. Portail d'entreprise Intersoft Eurasia.2. Portail d'information Internet "Who. Guru".3. Les normes de radioprotection de la Fédération de Russie - NRB-99/2009.4. Le système international d'unités, SI.5. Dosimétrie pendant les voyages en avion, 2014M.A. Morozova, V.B. Lapshin, S.V. Dorensky, A.V. Syroeshkin6. Mesures de dose mondiales en temps réel à l'aide du système ARMAS (Automated Radiation Measurements for Aerospace Safety).7. Journal of Environmental Health, 2018.