1980. május 26 – án indult Bajkonurból Farkas Bertalan, az első magyar űrhajós a Szaljut – 6 űrállomásra, ahol különböző kísérletek, kutatások elvégzése volt a feladata. Az egyik ilyen kísérlet és eszköze a magyar űrkutatás legszélesebb körben ismert és elismert fejlesztése: a PILLE sugárzásmérő.
A Központi Fizikai Kutatóintézet – KFKI mérnökei fejlesztették ki a sok szempontból forradalmi, PILLE névre keresztelt termolumineszcens dózismérőt (TDL).
A Pille előtt a dózismérőket csak a földre való visszatérés után, bonyolult és nagy méretű laboratóriumi berendezésekkel lehetett kiértékelni, amik akár 15 kg – osak is lehettek. A Pille volt az első olyan rendszer, amit hordozhatóra terveztek. Kicsi és könnyű volt a kiolvasója, így az űrhajósok magukkal vihették az űrbe, ahol azonnal megtudhatták nem csak a saját szervezetüket ért sugárterhelés mértékét, hanem kiértékelhették vele bármelyik helyiségét is.
A PILLE rendszer működése
A dózismérő patronok – a detektorok – apró, könnyű, hengeres kapszulák, melyek a mérőkristályt tartalmazzák. A sugárzást elnyelő apró kálcium-szulfát (CaSO₄:Dy) kristály ionizáló sugárzás hatására energiát raktároz el. Az anyag rácshibái ejtik „csapdába” az elektronokat, így hetekig, akár hónapokig is képes megőrizni/tárolni a kristály a rajta áthaladó sugárzás lenyomatát.
Ezeket a patronokat bárhová el lehet helyezni: az űrhajósok testükön, ruhájukon hordhatják még űrséták alkalmával is, emellett az űrállomás bármely pontjára kitehetik.
A hordozható kiolvasó egység a rendszer agya. A kristályt tartalmazó patront az egység erre kialakított fűtőelemébe kell helyezni, ahol egy szabályozott fűtőszál segítségével, rövid idő alatt fel lehet azt hevíteni. A hő hatására az elektronok visszatérnek alapállapotba, vagyis lenullázódnak – ami által nem mellesleg újra felhasználhatóak a detektorok – mindeközben a felszabaduló energiát fényvillanás formájában adják le.
A kiolvasóban lévő rendkívül érzékeny fotodetektor ezt a halvány fényt alakítja elektromos jellé. A rendszer szoftvere ezt a jelet konvertálja a sugárterhelés mértékegységére (mSv – millisievert), így lehetővé téve a sugárterhelés térbeli és időbeli térképezését.
A kibocsátott fény mennyisége egyenesen arányos az elnyelt sugárdózissal.
Évtizedek óta a Világűrben
A Pille évtizedek óta szolgálja az űrhajósok biztonságát a világűrben. A Farkas Bertalan által felvitt eszköz a PILLE első generációs modellje volt.
A műszert az évtizedek során folyamatosan korszerűsítették és mikroprocesszoros vezérléssel látták el. Ennek köszönhetően a PILLE jelentős nemzetközi karriert futott be, és számos űrprogramban használták, beleértve a MIR űrállomást, az amerikai űrsiklókat, valamint a Nemzetközi Űrállomást – ISS – t is. A fejlesztés során a szakemberek az alaptechnológiát – a kálcium – szulfát kristályt – mindvégig megőrizték, miközben az elektronikát, a mérési pontosságot és a tokozást folyamatosan továbbfejlesztették.
Jelenleg a legmodernebb PILLE negyedik generációs, ám egy – egy generáción belül is történtek fejlesztések. A legújabb verziók már digitális kijelzővel, USB kapcsolattal, vékony falú hengeres patronokkal és univerzális kiolvasó kulcsokkal rendelkeznek a pontosabb mérések érdekében.
Mivel a rendszer alkalmas arra, hogy évekig gyűjtse az adatokat, segítségével kiválóan tanulmányozható a sugárzási környezet alakulása és a naptevékenység hatása is. A Nemzetközi Űrállomás moduljaiban elhelyezett patronok segítségével kimutatható, hogy az űrállomás mely részei nyújtanak jobb védelmet a kozmikus sugárzással szemben. A PILLE legnagyobb tudományos érdeme, hogy egyik változata éveken át folyamatosan, megszakítás nélkül működött, és több tízezer mérést végzett el az ISS – en, elkészítve ezzel az állomás sugárzási térképét, kijelölve a legbiztonságosabb zónákat, például alváshoz.
A PILLE az ISS orosz szegmensének, a Zvezda modulnak a hivatalos és szerves szolgálati dozimetriai rendszere.
Bár a mérési adatok digitálisan érkeznek érkeznek a Földre, a detektorokat időről időre vissza kell hozni a bolygónkra, mert a sugárzásmérő kristályok az évek alatt elfáradhatnak. A landolás után a kutatók azonnal átveszik a detektorokat, biztosítva a mérések folyamatosságát és visszakereshetőségét. A lehozott detektorokat a budapesti Energiatudományi Kutatóközpont – ban újra beállítják és kalibrálják.
A Paksi Atomerőmű és a PILLE
Bár a világűrben történő használatra lett kifejlesztve a PILLE, földi változata is létezik.
A Paksi Atomerőműben és környezetében többféle mérési technológiát alkalmaznak. Ilyenek például a dózisteljesítmény mérésére alkalmas Bitt szondák vagy a havi dózisok regisztrálására használt PorTL rendszer. Emellett a Társadalmi Ellenőrző, Információs és Településfejlesztési Társulás, a TEIT független méréseket végez a PILLE technológián alapuló műszerekkel az erőmű 30 km – es körzetében.
Földi mérésre alkalmazzák még egyéb sugárveszélyes munkahelyeken is.
A PILLE fontos része a földi sugárvédelmi és környezetbiztonsági rendszereknek is.
A névről
Az addigi sugárzásmérő eszközök mázsás súlyúak voltak és akár szekrény méretűek. A név asszociáció a pillangóra. Az új találmány pehelysúlyú, pillekönnyű. A névadás során emellett az egyszerű, könnyen megjegyezhető, funkcióra vagy tulajdonságra utaló szóra törekedtek.
Különösen jól sikerült a névválasztás, ugyanis ez maradt a hivatalos, nemzetközi neve is. Világszerte PILLE néven említik az eszközt.
Összességében a PILLE – rendszer egy nagy precizitású sugárzásvédelmi adatgyűjtő infrastruktúra, amely a magyar mérnöki tudást ötvözi a modern atomfizikai méréstechnikával.
Be a Nerdy Bird!
