2045/D - Instytut Fizyki JÄ drowej PAN

Barbara Obryk rozprawa doktorska - 9 -
Biorąc pod uwagę długotrwałą pracę akceleratora (dla LHC przyjmuje się 10 lat), tak
duża moc dawki może prowadzić do uszkodzeń radiacyjnych aparatury eksperymentalnej,
elektroniki, itp. W tunelu LHC i pomieszczeniach podziemnych znajduje się 20 000 modułów
z podstawową elektroniką systemu sterowania LHC [Wijnands2003]. Dla przykładu
kompaktowy solenoid mionów (CMS), stanowiący jeden z pięciu eksperymentów dla LHC,
zawiera 24 328 czujników krzemowych [Furgeri2004]. Ilustruje to rozmiar problemu
związanego z możliwością uszkodzeń i degradacji urządzeń elektronicznych w wyniku
defektów radiacyjnych spowodowanych wysokimi dawkami. Innym przykładem mogą być
słomkowe komory dryfowe eksperymentu ATLAS, które mogą ulegać starzeniu wskutek
promieniowania oraz diody lawinowe wykorzystywane w eksperymencie CMS do odczytu
kalorymetrów elektromagnetycznych [Ilgner2006]. Należy również brać pod uwagę niedające
się przewidzieć, ale niewykluczone zakłócenia wiązki, w wyniku których mogą pojawić się
wysokie dawki w miejscach i czasie całkiem nieoczekiwanych [Silari2001]. Istnieje więc
konieczność wykonywania pomiarów dawek promieniowania wewnątrz komór
eksperymentalnych w tunelu akceleratora, wokół kolimatorów i detektorów. Sposób
prowadzenia takich pomiarów nie jest jednak rzeczą prostą i oczywistą. Problemy
dozymetryczne bardzo szybko rosną ze wzrostem energii przyspieszanych cząstek. Wiąże się to
ze wzrostem krotności produkcji cząstek wtórnych. Wzrost energii oznacza również większe
rozmiary przestrzenne akceleratora, a zatem rośnie liczba koniecznych punktów pomiarowych,
co w przypadku kosztownych, aktywnych urządzeń pomiarowych bardzo podnosi koszty
eksploatacji akceleratora. Ze względu na rozmiary urządzenia oraz skomplikowane rozkłady
kątowe promieniowania liczba urządzeń dozymetrycznych potrzebnych do pełnego
monitorowania pola promieniowania wokół wielkich akceleratorów, np. takich jak LHC
w CERN, może być rzędu tysiąca. Rozwiązaniem tego problemu może być zastosowanie
w systemie dozymetrycznym detektorów pasywnych (całkujących). Nie istnieje jednak gotowy
do użycia uniwersalny, pasywny system dozymetryczny, który w pełni nadawałby się do
pomiarów w tak szerokim zakresie dawek i mocy dawek.
Oprócz zróżnicowania mocy dawki promieniowania w otoczeniu akceleratora, istnieją
dodatkowe trudności z przewidzeniem z góry jakiego rzędu dawkę będzie musiał zmierzyć
dawkomierz umieszczany w konkretnym miejscu. Przyczyny tego są dwojakie. Po pierwsze,
czas eksponowania dawkomierzy może być różny, nie zawsze możliwy z góry do przewidzenia.
Typowy czas pomiarowy to 1–3 miesięcy. Niekiedy jednak koniecznym jest umieszczanie
dawkomierzy w miejscach niedostępnych w czasie normalnej eksploatacji akceleratora
i odczytywanie ich dopiero przy okazji większego przestoju technicznego, co może oznaczać
czas ekspozycji znacznie przekraczający rok (i z góry nieznany). Również warunki pracy