空间中子辐射及其测量技术

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1、2010年lo月第30卷第5期宇航计测技术JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementOct．，2010V01．30，No．5文章编号：1000—7202(2010)05—0043—03中图分类号：TLSl8TL8空间中子辐射及其测量技术陈军李玮李春娟张伟华(中国原子能科学研究院计量测试部，北京102413)文献标识码：A摘要空间辐射环境包含大量高能带电粒子，其与航天器的结构材料相互作用会产生次级中子辐射，由于这些中子的平均品质因子是带电粒子的约4—5倍，因而对生物组织的剂

2、量当量相对贡献更大。由于中子与物质的作用机制更为复杂，测量难度大，使得准确测量空间中子注量及其剂量当量贡献成为空间辐射剂量学中最具挑战性的工作之一。主要介绍了空间中子辐射的产生机制以及国外相关测量方法及其相关校准技术的研究状况。关键词空间中子辐射品质因子剂量当量测量方法校准技术SpaceNeutronRadiationandItsMeasuringTechniquesCHENJunLIWeiLIChun-juanZHANGWei—hua(ChinaInstituteofAtomicEnergy，Beijing102

3、413)AbstractSecondaryneutronsareproducedbytheinteractionbetweenthematerialsofspacecraftandhish—energychargedparticlesincosmicenvironment．Theaveragequalityfactoroftheseneutronstendstobe4—5timesgreaterthanthatofchargedparticles，therefore，theirrelativecontributio

4、ntodoseequivalentforbiologicaltissueismoresignificant．Asaresultofthecomplicatedreactionmechanismofneutronswithmatterandthelargerdifficultyforneutronmeasurement，theaccuratemeasurementsofneu—tronfluenceandtheircontributiontodoseequivalentduringspaceflightbecomeo

5、neofthegreatestchal—lengesinspaceradiationdosimetry．Thispaperreferstotheproductionofspaceneutronsandtheirsomemeasuringmethodsandthecorrespondingcalibrationtechniques．KeywordsSpaceneutronradiationQualityfactorDoseequivalentMeasuringmethodCali—brationtechnique1引

6、言自从人类出现于地球就已暴露在宇宙辐射之下，当现代文明使其脱离地球表面来到高空并进入宇宙空间，就使这种暴露发生了质的变化。当人类进行空间飞行和探索时，不可避免地要创造一个人造空间以维持其生存，当宇宙辐射粒子穿过这个人造空间时，将与其结构材料发生多种不同类型的核反应，从而产生一个复杂的带电粒子和中性粒子混合场，这就改变了其生存空间的辐射环境。2空间中子辐射及其测量技术2．1空间中子辐射来源次级中子的产生与飞行器的屏蔽密切相关。对于ISS轨道，中子对宇航员的剂量贡献约占其所受总剂量的30％一60％，其品质因子约为带电粒

7、子的4—5倍。LEO次级中子的来源有两个方面：1)GCRs与地球大气层相互作用产生的反照中子；2)初级带电粒子与飞行器的结构材料相互作用产生的中子，其中后者是宇航员所受中子剂量的主要来源。飞行器不同位置的中子能谱依赖其屏蔽的材料及厚·“·宇航计测技术2010在度，大致的能量分布情况如下：a)(1～20)MeV的蒸发中子；b)(20～200)MeV的核内级联中子；c)500MeV．5GeV由高能GCRs破裂产生的中子；d)1MeV以下的慢化中了，』elfl前■个能量范围内的中子剂量当量大致相等‘1。2．2空间中子辐射

8、测量技术空间中子辐射测量技术1J地tfifIHN量技术有较大不同，尤其对于载人航天飞行，对设备有诸多条件的限制和要求，主要包括：1)安全’阵。设备的操作及发生故障时，不能危及成员的健康和安全，如：主动式探测器的高压、玻璃制品的使用、聚合物的除气等；2)经济性。设备要体积小、重量轻，性能牢靠，能够频繁使用日、在误操作情7兄卜．／fi易损坏，无需电源或尽可能小的