ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
МЕТОДИЧЕСКИЕ
УКАЗАНИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ РАДИАЦИОННАЯ ЭКИПАЖА
КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА В КОСМИЧЕСКОМ
ПОЛЕТЕ
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПОГЛОЩЕННОЙ
И ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ДОЗ ОТ ПРОТОНОВ
КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ ЗА ЗАЩИТОЙ
РД 50-25645.208-86
Москва
ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ
1986
ИСПОЛНИТЕЛИ
Ю.А. Винтенко, канд.
техн. наук; В.А. Гончарова; А.И. Григорьев, д-р мед. наук; Е.Е.
Ковалев, д-р техн. наук; Г.В. Красильников; В.Г. Кузнецов; В.С. Литвиненко, канд.
техн. наук; В.А. Панин; И.Я. Ремизов, канд. техн. наук; В.А. Сакович,
канд. техн. наук; В.М. Сахаров, канд. техн. наук; М.А. Сычков, канд. техн. наук; В.Б. Хвостов, канд. физ.-мат.
наук
УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 24 января 1986 г. № 180
РУКОВОДЯЩИЙ НОРМАТИВНЫЙ ДОКУМЕНТ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Безопасность
радиационная экипажа космического
аппарата в космическом полете
Методика
расчета поглощенной и эквивалентной
доз от протонов космических лучей за защитой
|
РД
50-25645.208-86
Введены
впервые
|
Утверждены Постановлением
Государственного комитета СССР по стандартам от 24 января 1986 г. № 180, срок
введения установлен
с 01.07.87
Настоящие методические указания устанавливают методику расчета
поглощенной и эквивалентной доз от протонов космических лучей (КЛ) с энергией от 30 до 1000 МэВ за защитой космического
аппарата (КА), средняя толщина которой в
массовых единицах длины составляет 1 - 15 г/см2, в произвольной точке
тканеэквивалентного фантома.
Термины, применяемые в настоящих методических указаниях, и их
пояснения приведены в справочном приложении.
1. ОБЩИЕ
ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Методика основана на предположении прямолинейного распространения
и непрерывного торможения протонов в веществе.
1.2. При изотропном падении протонов, имеющих спектр φ(E), на объект из однородного вещества дозу в произвольной точке
фантома с координатой , находящейся
внутри объекта, вычисляют по формуле
(1)
где Ф - флюенс падающих протонов;
D(x) - удельная доза на глубине x от протонов, имеющих спектр φ(E), рассчитываемая
по формулам разд. 2;
-
функция экранированности, представляющая собой
плотность вероятности для луча, испущенного из точки в случайном
направлении , встретить на своем пути количество вещества x.
1.3. Для учета различия в защитных свойствах тканеэквивалентного
вещества и веществ, входящих в состав защиты, для каждого из таких веществ
вводится коэффициент эквивалентности γк, который вычисляют по формуле
(2)
где Sк(E0) и S(E0) - ионизационные потери протонов в данном веществе защиты и в
тканеэквивалентном веществе при энергии
Е0 = 50 МэВ.
1.4. Дозу в произвольной точке фантома , расположенного внутри КА, вычисляют по формуле (1), используя функцию экранированности , рассчитываемую по ГОСТ 25645.204-83 с заменой для каждой зоны защиты Kn величины плотности на величину γк.
Примечание.
Если отсутствуют данные, позволяющие задать фантом и КА как единый объект, но известны
по отдельности функция самоэкранированности для фантома и функция экранированности защитой для КА, то для случайного положения
фантома внутри КА функцию экранированности рассчитывают по формуле
(3)
где
, a
γ - вычисляют по формуле (2) для алюминия.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНЫХ ПОГЛОЩЕННОЙ И
ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ДОЗ D(x) НА ГЛУБИНЕ x ТКАНЕЭКВИВАЛЕНТНОГО
ВЕЩЕСТВА
2.1. Удельную дозу за слоем тканеэквивалентного вещества толщиной при
нормальном падении протонов, имеющих спектр φ(E), вычисляют по формуле
D(x)
= D1(x) + D2(x), (4)
где D1(x) -
удельная доза от первичных протонов;
D2(x) -
удельная доза, создаваемая продуктами ядерных
взаимодействий протонов с веществом.
2.2. Удельную дозу от первичных протонов D1(x) вычисляют по формуле
(5)
где Е' - энергия на глубине x в тканеэквивалентном веществе;
E - энергия на поверхности
слоя, определяемая из энергии на глубине x и соотношения «пробег - энергия»:
R(E) = R(E') + x,
R(E) и R(E') -
ионизационные пробеги протонов в тканеэквивалентном веществе с энергией Е и E';
F(x,E') - плотность пространственно-энергетического распределения по
флюенсу на глубине x в тканеэквивалентном веществе,
F(0,Е) - плотность
пространственно-энергетического распределения по флюенсу на поверхности слоя, нормированная
на единичный флюенс,
S(E) и S(E') -
ионизационные потери в тканеэквивалентном веществе при энергиях Е и Е';
G(E') = 1,6 ·
10-10S(E') - для
поглощенной дозы;
G(E') = 1,6 ·
10-10S(E')K[S(E')] - для
эквивалентной дозы;
K[S(E')] -
коэффициент качества ионизирующего излучения;
Emin = 1 МэВ, Emax =
1000 МэВ.
2.3. Удельную дозу от продуктов ядерных взаимодействий протонов с
веществом защиты и фантома вычисляют по формуле
(6)
где - для поглощенной
дозы;
- для эквивалентной дозы.
3.
АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ДОЗЫ В ФАНТОМЕ ЗА ЗАЩИТОЙ
3.1. В качестве исходных данных для расчета поглощенной и
эквивалентной доз от протонов КЛ берут:
флюенсы Ф и
энергетические спектры φ(E) протонов КЛ, заданные в
соответствии с ГОСТ 25645.122-85 и ГОСТ 25645.134-86;
ионизационные потери S(E) и ионизационные пробеги R(Е)
протонов, определяемые по РД
50-25645.206-84;
зависимость коэффициента качества ионизирующего излучения от
полной линейной передачи энергии - K(L∞), определяемую
по ГОСТ
8.496-83. В настоящих методических указаниях принимают L∞(E) = S(E);
функции экранированности , определяемые
по ГОСТ
25645.204-83.
3.2. Задают расчетную сетку {xl} в диапазоне 0 < x < Lmax.
3.3. Вычисляют функцию экранированности в соответствии с пп. 1.3, 1.4 в виде постоянной на отрезке (xl, xl+1) функции , где l = 1, ..., Lmax.
Ширину интервала Δxl принимают равной 1 г/см2.
3.4. Задают плотность пространственно-энергетического распределения
протонов КЛ на поверхности объекта -
3.5. Вычисляют значения функции D(x) в точках xl = 0,5(xl-1 + xl) путем численного интегрирования выражений (5) и (6) разд. 2.
3.6. Вычисляют значения доз в точке по формуле (1), заменяя интегрирование суммированием по l
(7)
ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное
Термины, применяемые в настоящих методических
указаниях, и их пояснения
Термин
|
Пояснение
|
Поглощенная доза ионизирующего излучения
|
По ГОСТ 15484-81
|
Эквивалентная доза ионизирующего
излучения
|
По ГОСТ 15484-81
|
Удельная доза
|
Доза при флюенсе равном 1 част./см2
|
Коэффициент качества ионизирующего
излучения
|
По ГОСТ 15484-81
|
Энергетический спектр космических
лучей
|
По ГОСТ 25645.104-84
|
Ионизационные потери протонов
|
Средние потери энергии на единицу
пути в среде, обусловленные взаимодействием протона с электронными оболочками атомов
тормозящей среды
|
Ионизационный пробег протона
|
Средний путь, проходимый протоном с
данной энергией до остановки, т.е. до полной потери энергии
|
Массовая единица длины
|
Произведение линейной единицы
длины на плотность вещества
|
СОДЕРЖАНИЕ
1. Общие положения. 1
2. Определение
удельных поглощенной и эквивалентной доз D(x) на глубине x
тканеэквивалентного вещества. 2
3. Алгоритм расчета дозы в фантоме за защитой. 3
Приложение Термины, применяемые в
настоящих методических указаниях, и их пояснения. 4
|