Купить ГОСТ Р 25645.165-2001 — бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее
Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль"
Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.
Устанавливает вероятностные энергетические спектры потоков (флюенсов и максимальных пиковых потоков) протонов солнечных космических лучей (СКЛ) с энергией Е не менее 5 МэВ в околоземном космическом пространстве вне магнитосферы Земли для условий изменяющегося уровня солнечной активности. Стандарт предназначен для использования в расчетах радиационного воздействия протонов СКЛ на технические устройства, материалы и другие объекты в космическом пространстве.
1 Область применения
2 Нормативные ссылки
3 Определения
4 Обозначения и сокращения
5 Основные положения
6 Точность метода
Приложение А (обязательное) Таблицы параметров для расчета энергетических спектров флюенсов и пиковых потоков протонов
Приложение Б (справочное) Методика расчета флюенсов и пиковых потоков протонов
Приложение В (справочное) Относительные ошибки расчета флюенса и пикового потока протонов
Дата введения | 01.01.2002 |
---|---|
Добавлен в базу | 01.09.2013 |
Актуализация | 01.01.2021 |
27.04.2001 | Утвержден | Госстандарт России | 196-ст |
---|---|---|---|
Разработан | НИИ ядерной физики МГУ | ||
Разработан | ВНИИ стандартизации Госстандарта России | ||
Издан | ИПК Издательство стандартов | 2001 г. |
Чтобы бесплатно скачать этот документ в формате PDF, поддержите наш сайт и нажмите кнопку:
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ЛУЧИ КОСМИЧЕСКИЕ СОЛНЕЧНЫЕ
Вероятностная модель потоков протонов
БЗ 1-2001/479
Издание официальное
ГОССТАНДАРТ РОССИИ Москва
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Научно-нсслсловатсльскнм институтом ядерной физики Московского Госу-ларствснного Университета (НИИЯФ МГУ) и Всероссийским научно-исследовательским институтом стандартизации (ВНИИстанларт) Госстандарта России
2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 27 апреля 2001 г. № 196-ст
3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
© ИПК Издательство стандартов. 2001
Настояший стандарт нс может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Госстандарта России
II
Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы И СТЛНДЛ Р Г I» О С С И Й С К О Й Ф Е Д Е Р Л Ц И И
ЛУЧИ КОСМИЧЕСКИЕ СОЛНЕЧНЫЕ Вероятностная модель потоков протонов
Solar energetic particles. Probabilistic model for proton duxes
Дата ВВС.1СННЯ 2002—01—01
Настоящий стандарт устанавливает вероятностные энергетические спектры потоков (флюсн-сон и максимальных пиковых потоков) протонов солнечных космических лучей (СКЛ) с энергией Е>5 МэВ в околотемном космическом пространстве вне магнитосферы Земли для условий изменяющегося уровня солнечной активности.
Стандарт предназначен для использования в расчетах радиационного воздействия протонов СКЛ на технические устройства, материалы и другие объекты в космическом пространстве.
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 25645.105-84 Лучи космические солнечные. Термины и определения
ГОСТ 25645.302-83 Расчеты баллистические искусственных спутников Земли. Методика расчета индексов солнечной активности
В настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 солнечные космические лучи (СКЛ): Потоки заряженных частиц высоких энергий (более 5 МэВ/нуклон) солнечного происхождения.
3.2 число Вольфа: Относительное число солнечных пятен, определяемое ежесуточно (ГОСТ 25645.302).
3.3 уровень солнечной активности: Среднегодовое или среднемесячное число Вольфа.
3.4 прогношруемыи уровень солнечной активности: Уровень солнечной активности, прогнозируемый от 4 месяцев до 11 лет вперед (но ГОСТ 25645.302).
3.5 солнечное протонное событие (СТ1С): По ГОСТ 25645.105.
3.6 флтснс прогонов: Полное количество протонов, падающих на сферу с сечением площадью I см2.
3.7 пиковый поток протонов: Максимальное количество прогонов, падающее в единицу времени в единице телесного угла на единичную площадку, перпендикулярную направлению наблюдения (в одном или нескольких событиях СКЛ. произошедших за определенный промежуток времени).
3.8 дифференциальный энергетический спектр флк>енса протонов: Дифференциальное распределение флюснса протонов по энергии.
3.9 дифференциальный энергетический спектр пикового потока протонов: Дифференциальное распределение пикового потока прогонов СКЛ по энергии.
3.10 вероятность фноенса: Вероятность, с которой флюснс протонов превышает заданное значение.
3.11 вероятность пикового потока: Вероятность, с которой пиковый поток протонов превышает заданное значение.
II панне официальное
В настоящем стандарте применяют следующие сокращения и обозначения:
<1У> — среднегодовой уровень сашсчной активности;
< W*> — среднемесячный уровень солнечной активности;
Ф — флюснс протонов, ем-2;
Ф (>30) или Фад — значение события СКЛ;
Ф (£) — дифференциальный энергетический спектр флюснса прогонов. (см2МэВ) ';
/— пиковый поток протонов, см '2 ср”'-с_|;
/(£)—дифференциальный энергетический спектр (пикового) потока протонов. (см2срсМэВ)-1;
R — жесткость протона. МВ;
\10<? — энергия покоя протона, равная 938 МэВ:
D— спектральный коэффициент дифференциального энергетического спектра протонов;
Я. — спектральный индекс дифференциального энергетического спектра протонов;
6 — индекс завала спектра дифференциального энергетического спектра протонов;
</»> — ожидаемое в среднем количество событий СКЛ Фад> 105 см 2;
*Р — вероятность флюснса или пикового потока протонов превышать заданное значение;
|) — относительная скорость света;
£ — кинетическая энергия протона. МэВ.
5.1 Модель устанавливает в виде дифференциальных энергетических спектров значение флюенсов и пиковых потоков протонов, превышение которых в условиях заданного уровня солнечной активности <И/(/)> на временном интервале Тожидается с заданной вероятностью Ч*.
5.2 Дифференциальные энергетические спектры флюенсов |Ф (£)| или пиковых потоков [/■(£)! протонов (обобщенно F<£)| залают в форме степенных функций жесткости протонов R.
где ц — спектральный индекс, при £>30 МэВ постоянен и равен X. а при £<30 МэВ р вычисляют по формуле
R — жесткость протонов, вычисляют по формуле
где £— кинетическая энергия протона. МэВ;
A/qC2 — энергия покоя протона, равная 938 МэВ:
/<, ■= 239 МВ. соответствует энергии протона £ =* 30 МэВ;
[5 — относительная скорость протона, которую вычисляют по формуле
р_ \/е\е + 2Д/Пс2) (4)
Е* J
5.3 Энергетические спсклзы (1) определяют, используя три параметра:
/)— снектр;иьный коэффициент;
л — спектральный индекс;
5 — индекс завала спектра.
Каждый из параметров является функцией двух параметров модели — среднего ожидаемого числа событий СКЛ </»> и вероятности 1Р.
5.4 К параметрам модели относятся:
- вероятность ‘Н превышения флюснса или пикового потока прогонов энергии £. задаваемого дифференциальным энергетическим спектром (1);
- среднее ожидаемое число событий СКЛ Ф^Ю5 см 2 — </»>.
5.5 Среднее ожидаемое число событий СКЛ Ф^Ю5 см-2 — </»> вычисляют по формулам: при продолжительности периода времени (длительность палета) Г<1 гол и равной т месяцам
т (5)
<я> = 0.27 -j- Л < \У]> .
где <W’t > — среднемесячные (прогнозируемые) числа солнечных пятен, при длительности полета Г >I гол и Г = s (лет) + т (месяцев)
</»> = 0,27
т
I <И ;> .
(6)
/= I
где < W> — среднегодовые (прогнозируемые) числа солнечных пятен, а отсчет гола начинают от момента начала интервала времени (начала полета).
5.6 Среднегодовые и среднемесячные числа солнечных пятен вычисляют по ГОСТ 25645.302-83.
5.7 Значения параметров дифференциальных энергетических спектров для флюснсов и пиковых потоков протонов Dr <я>, X* <н> и 6.,. <я> для набора наиболее часто встречающихся на практике параметров модели — вероятности 'И. равной 0.9:0.842:0.5:0.158; 0.1:0,05:0.0316; 0.01 и ожидаемых в среднем количеств событий <//>, равных I. 2. 4. 8, 16. 32. 64. 128. 256, 512. приведены в таблицах A.I—А.6 (приложение А). Параметры энергетических спектров для промежуточных значений параметров модели вычисляют по табличным данным методами интерполяции.
5.8 Подробная методика расчета флюснсов и пиковых потоков протонов, которая может быть использована для определения как дифференциальных энергетических спектров, так и промежуточных величин, необходимых для проведения некоторых специальных расчетов, приведена в приложении Ь.
6.1 Точность метода характеризуется относительной погрешностью определения значений флюснсов и пиковых потоков, обусловленной ограниченной статистической точностью накопившихся к настоящему времени экспериментальных данных (таблицы B.I и В.2).
3
ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное)
Таблицы параметров для расчета энергетических спектров флюенсов и пиковых потоков протонов
Т а б л и и а А. I — Коэффициенты дифференциального энергетического спектра флюенсов протонов А, <*> | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Табл и на А.2 — Индексы дифференциального энергетического спектра флюенсов протонов >-*.<*> | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
ГОСТ 1* 25645.165-2001
I а б л и па А.З — Индексы завала дифференциального энергетического спектра фыюенсов протонов гя> | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Г а 6л н и а Л.4 — Ко ><|к|»|1нис11 гы дифференциального энергетического спектра пиковых потоков протонов <я> | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Т а б л и н а А.5 — Индексы дифференциального энергетического спектра пиковых потоков протонов /.* ^ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Табл и на А.6 — Индексы завала дифференциального энергетического спектра пиковых потоков протонов (Ц, <л> | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
ПРИЛОЖЕНИЕ В (справочное)
Методика расчета флюснсов и пиковых потоков протонов
БЛ Значения флюс псов и пиковых потоков протонов, превышение которых ожидается с заданной вероятностью 4*. для условии заданного уровня солнечной активности <1У> на временном интервале Т вычисляют по расчету потоков протонов для батыного количеств;» вариантов полета /V с последующим преобразованием вычисленных вероятностных кривых в энергетические спектры.
Рашыс варианты полетов отличаются:
а) разным «случайным» количеством событий СКЛ (при заданном среднем <я>);
б) величина каждого из событий Ф«, является «случайной» в рамках функции распределения;
в) значения параметров энергетического спектра протонов (спектральный индекс у и индекс завала спектра а) для каждого события при случайной величине Ф10 также являются «случайными» и заданы средними значениями и их статистическими отклонениями.
Б.2 Расчет флюснсов и пиковых потоков протонов, превышение которых ожидается с заданной вероятностью Ч\ для условий заданного уровня солнечной активности <1У> на временном интервале Г:
1. Вычисляют основной параметр модели — среднее ожидаемое количество событии СКЛ Фм к 10-' см-2 <я> по формулам (5) или (6) настоящего стандарта.
2. Вычисляют флюенсы или пиковые потоки для N случайных вариантов полета при рекомендуемом значении ;V к 30000.
Б.2.1 Для каждого варианта вычисляют случайное количество событий СКЛ я.
Если <л> мало (<я> <8). то для определения случайного числа событий следует пользоваться распределением Пуассона, для которого при средней величине <я> вероятность наблюдать я событий равна
схр (—<Я>) <Я>* Р (я,<я>) =-—}-
(БЛ)
т. е. вычисляют случайные значения флюенсов и пиковых потоков для К„ = Spin. <я>) вариантов палета с количеством событий я ■ 0, I. 2. 3 и т. д.
Если <я> > 8. то для определения я (случайного числа событий для каждого очередного варианта полета) следует пользоваться методом Монте-Карло согласно нормальному (Гауссову) распределению
р (я.<я>) = ■
1
[ «Я> -Я)2
(Б.2)
Г(КТ Р 25645.165-2001
Б.2.2 Вычисляют елейную величину Ф$ каждого события / (10's Фи, £ 10") протонов/см2 метолом Мойте-Kapiio и» распределения
dN
const
exp
1.41
jL
Ф
(Б.З)
JO
3.0 • 104
Б.2.3 Для каждого события / величиной Ф',',1, вычззеляюг «случайные» параметры дифференциальных энергетических спектров (спектральный индекс и индекс завала спектра «). заданных в виде степенных спектров по жесткости с завалом в области низких энергий (£<30 М эВ>
£<£) </£= £(Л) -jj.dE= С
dR ... Л R V dR
239 7Т:
■dh-( 12з9
d£
Т
(Б.4)
при £ 2 30 М эВ
Y=U>.
а при £<30 М эВ т=1,°(^оГ
где Лир — жесткость зз относителызая скорость протона, определяемая по формулам (3) зз (4) настоящего стандарта.
За исключением спсктральз1ых коэффиниеззгов С. велич131зы у0 и « как для лнффсрсззнзза1ьв1ых эззерге-ттзческнх спектров флюеззеов (Фз. гак и для пиковых потоков (/) протонов принимают одинаковыми.
Б.2.3.1 Используя значение события Ф$, определяют среднее зиачеззие спектрального иззлекса диз)к)>с-рензизалызого энергетического спектра прогонов ’>
<Х{,' *> = 6.3
< К> = 5.5 - 0.8 sin|- (log (ф^)-7)| <^о *> 4.7
при Фад < I06 протоззов/см2 (Б.5а)
при IО6 ^ ^ 10х протонов/см2 (Б.5Ь)
при Ф'^ > 10х протонов/см2. (Б.5с)
Находят стандартное отклонение логнормального распределения
%., = 0.023 <7(>>
Методом Монте-Карло находят случайную величину спектратыюго индекса энергетического спектра флюенсов протонов в событии ‘ в предположении, что случайные величины спектрального иззлекса
раеззределены логнормально вокруг среднего <Х^ ’>.
Б.2.3.2 Используя величн1зу собыгззя Ф1^' и спектрального индекса Х^1, определяют средний индекс заззала <аи ,>
(Б.6)
<а° ’> = 0
• (8.6 !()«•] (4.5J '
(Б.7)
Стандартное отклонение 1ззздекса завала спектра протонов о|' \t вычисляют по формуле
(Б.8)
|
.36 |
При Фад 2: 3-I07 протонов/см2 при < 3 107 протонов/см2.
Далее метолом Монте-Карло находят случайное зззачеззие иззлекса завала а*' ► дззфз]>срсз1зизальззого энергетического спектра протоззов из логнормальзюго распрслслснззя случайных величин;
Б.2.3.3 Спектральный коэз]эфииззснт лнфференииалызого эззсргетичсского спектра флюеззеов протонов С'ф вычисляют по формуле
7
(Б.9)
Б.2.3.4 Среднее значение спектрального коэффициента дифференциального энергетического спектра пиковых потоков протонов С"' ВЫЧИСЛЯЮТ ПО формуле
<С<?Ь» - 6.0 10-’ (фдаУ'да протонов/(см2ср-с-МэВ). <Б,,0)
Стандартое отклонение для логнормального распределения спектральных коэффициентов пиковых потоков протонов принимают равным
0|g “ 0,5. (Б.II)
Далее метолом Монте-Карло вычисляют случайное значение спектрального коэффициента дифференциального энергетического спектра пикового потока протонов C'j \ следуя логнормальному распределению.
Б.2.4 По формулам (Б.4) и (Б.5) вычисляют энергетические спектры флюенсов тан пиковых потоков для каждого случайного события.
Б.2.4.1 Параметры С“\ У'\ о"1 используют для вычисления дифференциального энергетического спектр;! флюенсов протонов СКЛ Ф" ’(А ) для случайного события СКЛ / (I й / </»).
Б.2.4.2 Параметры C"F'. Vм. at1* используют для вычисления дифференциального энергетического спектра пиковых потоков протонов СКЛ /" •(Е ) для случайного события СКЛ / (I 5 i <, я).
Б.2.4.3 Для каждого события СКЛ вычисляют интегралы1ые энергетические спектры флюенсов Ф" Ч2 Е) и пиковых потоков/*' ►(£ Е )
Ф"><*£) = /Ф»Ч£>з/£ /<'><г £> = //«><£)</£. (Б.12)
£ £
Б.2.5 Определив энергетические спектры для каждого из л случайных событии, вычисляют энергетические спектры флюенсов и пиковых потоков для каждого варианта палета.
Б.2.5.1 Вычисляют интегральный энергетический спектр флюенсов протонов Фт (2 £) для каждого варианта полета т (I £ т й >V). суммируя флюснсы Ф" > (г £ ) всех л событий
#»
Б.2.5.2 Интегральный энергетический спектр пиковых потоков протонов для каждого вариатгта полета /<2: Е ) находят, выбирая из пиковых потоков п событий максимальные потоки при каждой энергии Е:
/(£ £) « max [f{i ’(* £ )J . (Б. 14)
Б.З Определяют энергетические спектры флюенсов и пиковых потоков протонов для всех N вариантов полета и вероятности иметь флюснс или пиковый поток протонов больше заданной энергии £в выбранном интервале Фт(2 Е ) ♦ Фт+|(а Е ). или £ ). или интегральные вероятности иметь флюенс или
пиковый поток протонов больше заданной энергии А'выше заданного значения флюенса Фм(а А ) или пикового потока /Да Е).
Б.З. 1 Для определения плотности вероятности находят относительное количество вариантов sm из N вариантов полета, флюенс или пиковый поток которых для протонов энергии больше А'находится в интервалах ЛФ,„(£ £ ) и Е) соответственно:
ЛФ*(^ £) = Фти <* £) - Ф*<* £) или &£)»/„., ft £)-/„&£) (Б. 15)
ДЧ'(Ф1П) = 3Л/;У или AW{fm) = Sm/N. (Б. 16)
, d'Y
или соответствующие плотности вероятности флюенсов
d'Y
или пиковых потоков (lj r, у>:
d'Y , d'Y 5 (Б.17)
</ф(а£) Л'дФтгА ) или dfa> £) Щ7ПГ)'
Формула (Б. 17) является вероятностью иметь при заданных условиях палета флюенс или пиковый поток протонов с энергией больше А'в интервале (Б. 15).