空间辐射剂量测量技术发展CSCD

简要介绍了用于空间辐射剂量测量的被动式和主动式仪器,并进行了对比。被动式仪器有荧光探测器、径迹蚀刻探测器、核乳胶探测器、金属箔探测器、气泡探测器和MOSFET剂量计;主动式仪器有硅半导体探测器(Liulin-4)、硅望远镜(DOSTEL、RRMD、Liulin-5、CPDS)、气体探测器(TEPC、R-16电离室)和中子谱仪(Bonner球中子谱仪、层叠闪烁谱仪)。利用多种测量方法互相补充和验证,为空间辐射剂量提供了更可靠的数据。     

核电站工作场所中子能谱和周围剂量当量率测量

中子周围剂量当量是核电站辐射防护监测的主要对象之一,而中子周围剂量当量的评估强烈依赖中子的能量分布。利用自制的多球谱仪对秦山第三核电有限公司（TQNPC）重水反应堆安全壳内5个位置的中子能谱和周围剂量当量率进行了测量。该谱仪由1个³He正比计数器以及9个2.5～12英寸不同直径的聚乙烯球组成,响应函数通过MCNP程序计算,并利用标准²⁵²Cf中子源进行了校准和验证。通过测量的中子能谱,获得了不同工作区域的中子周围剂量当量率及其能量分布,并与中子周围剂量当量率仪和CR-39径迹蚀刻探测器的测量结果进行了比较,为核电站中子剂量的监测提供了相关参考数据。     

临近空间中子辐射环境分析及其引起的单粒子效应预计研究

使用Space Radiation 7.0工具分析临近空间中子辐射环境,研究其与海拔高度、太阳活动和经纬度的关系及内在原因.在此基础上,提出了一种基于蒙特卡罗方法的大气中子实时错误率预计方法,并以航空电子系统关键集成电路FPGA为例,预计其单粒子翻转敏感模块包括配置存储器、块存储器和用户触发器,单粒子功能中断敏感模块包括上电复位电路、SelectMAP接口等的实时飞行错误率.结果表明,配置存储器中发生的单粒子翻转达到总单粒子翻转率的77%,而上电复位电路和SelectMAP接口中发生的单粒子功能中断各占总单粒子功能中断率的36%.根据RTCA DO-254对飞行系统失效等级的划分,该FPGA器件不可用于航空电子系统关键位置.     

中国1987—1990年科学实验卫星中空间辐射剂量信息的热释光分析方法

本文介绍了实验卫星中空间辐射剂量信息的热释光分析方法。应用LiF(Mg,Cu,P)探测器及程序加热方法,分析测定了几次实验卫星中空间辐射日平均剂量,均在20mrad/d以下。应用LiF(Mg,Ti)和Caso_4(Tm)探测器及发光曲线反卷积分析方法,研究了探测器本底荧光与低温峰影响的减除技术和高LET粒子造成的微观剂量分布不均匀情况。     

(70~100)MeV准单能中子参考辐射场设计

国内基于串列加速器建立了144keV~15MeV的单能中子参考辐射场,解决了20MeV以下能区中子探测器注量、剂量等参数的量值溯源,但尚未建立20MeV以上能区准单能中子参考辐射场。随着航天空间中子探测任务的需要以及地面高能质子加速器的发展,20MeV以上能区准单能中子参考辐射场需求越来越突出。发展20MeV以上能区高能中子参考辐射场对于满足国防需求、推动中子计量学科发展具有重要意义。     

(70~100)MeV准单能中子参考辐射场设计

国内基于串列加速器建立了144keV~15MeV的单能中子参考辐射场,解决了20MeV以下能区中子探测器注量、剂量等参数的量值溯源,但尚未建立20MeV以上能区准单能中子参考辐射场。随着航天空间中子探测任务的需要以及地面高能质子加速器的发展,20MeV以上能区准单能中子参考辐射场需求越来越突出。发展20MeV以上能区高能中子参考辐射场对于满足国防需求、推动中子计量学科发展具有重要意义。     

卫星舱内两类剂量计测量结果的比较

本文利用1994年和1996年两次返回式卫星的搭载条件对舱内辐射剂量进行了对比测量．通过对比测量,研究不同掺杂、不同厚度LiF剂量计测量空间辐射剂量的特点;研究GM计数管计数和LiF剂量间的转换系数以及转换系数随屏蔽状况的变化;由剂量和GM计数研究粒子平均碰撞阻止本领的估计方法．结果表明,不同掺杂、不同厚度的LiF剂量计测量结果间无显著差异,而转换系数几乎不受舱内位置和屏蔽状态的影响．不同厚度LiF剂量计,不同屏蔽状态的GM计数管计数和剂量—计数转换系数的比较研究以及对粒子平均碰撞阻止本领的估计表明,舱内辐射剂量起决定作用的是高能粒子成分,其平均碰撞阻止本领估计约为5MeV／cm．     

临近空间太阳紫外辐射环境模拟与地区差异

太阳紫外辐射是临近空间能量输入的主要来源之一,对其在中层大气的辐射特性进行研究,是研究临近空间大气成分与密度变化、光化学反应以及动力学过程的重要基础。依托“鸿鹄”临近空间探测专项计划,利用MODTRAN5辐射传输模型及卫星实测数据,模拟并对比中国11个主要地形区上空临近空间（20~50 km）紫外辐射（200~400 nm）垂直分布和季节演变的异同,计算了臭氧含量、太阳天顶角和日地距离等关键因素对辐射强度的影响。结果表明,各地形区的辐射流量垂直分布廓线和年较差垂直分布廓线较为一致,在地理位置上毗邻的地区辐射特性及季节演变较为接近,但在太阳紫外的不同波段之间区别较大。研究成果为临近空间探测实验提供了数据支撑,为大气反演等相关领域提供参考。     

航天员受银河宇宙线辐射的剂量计算

在近地空间(LEO)和深空探测中,航天员遭受的辐射风险主要来自于银河宇宙线(GCR)照射.银河宇宙线的辐射剂量是航天员辐射风险评价的基础.国际放射防护委员会(ICRP)于2013年提出了新的航天员空间辐射剂量估算方法,以更准确给出空间重离子辐射的剂量.基于此方法,开发了宇宙线粒子在物质中输运的蒙特卡罗程序,并在程序中实现用中国成年男性人体数字模型来仿真航天员.采用该程序计算了粒子(Z=1~92)各向同性照射航天员时器官的通量-器官剂量转换因数,并估算出航天员在近地轨道空间受银河宇宙线辐射的剂量.     

LND两年月表辐射剂量测量结果

月球表面的辐射剂量是影响航天员安全和月表驻留时间的重要参数,通过对月表的粒子辐射测量可以为航天员的辐射安全防护提供重要依据.利用嫦娥四号着陆器上搭载的月表中子与辐射剂量探测仪二年的观测数据得到：月表粒子辐射在硅中的平均总吸收剂量率为12.66±0.45μGy·h^-1,中性粒子吸收剂量率为2.67±0.16μGy·h^-1.辐射剂量率随时间出现缓慢的下降,LET谱的变化则很小.同时观测到了2020年12月太阳活动末期由于银河宇宙线福布斯下降导致的辐射剂量率降低.     

空间辐射场蒙特卡罗模拟计算方法研究

对利用蒙特卡罗方法对由银河宇宙射线引起的空间辐射场各成分进行计算的方法进行了调研,对计算模型的建立以及计算过程中通常使用的方差减小技术进行分析,给出了美国的Roesler等人利用FLUKA程序以及加拿大Anid等人利用MCNPX程序计算得到的由银河宇宙射线引起的空间辐射场各量值及其与实验结果的比较,验证了计算方法与计算模型的可靠性。对任意航线空间辐射场剂量分布预评估方法进行分析,给出了由银河宇宙射线引起的空间辐射场的基本特征。     

Utilization of CAM,CAF, MAX,and FAX for space radiation analyses using HZETRN

To estimate astronaut health risk due to space radiation, one must have the ability to calculate various exposure-related quantities that are averaged over specific organs and tissue types. Such calculations require computational models of the ambient space radiation environment, particle transport, nuclear and atomic physics, and the human body. While significant efforts have been made to verify, validate, and quantify the uncertainties associated with many of these models and tools, relatively little work has focused on the uncertainties associated with the representation and utilization of the human phantoms. In this study, we first examine the anatomical properties of the Computerized Anatomical Man (CAM), Computerized Anatomical Female (CAF), Male Adult voXel (MAX), and Female Adult voXel (FAX) models by comparing the masses of various model tissues used to calculate effective dose to the reference values specified by the International Commission on Radiological Protection (ICRP). The MAX and FAX tissue masses are found to be in good agreement with the reference data, while major discrepancies are found between the CAM and CAF tissue masses and the reference data for almost all of the effective dose tissues. We next examine the distribution of target points used with the deterministic transport code HZETRN (High charge (Z) and Energy TRaNsport) to compute mass averaged exposure quantities. A numerical algorithm is presented and used to generate multiple point distributions of varying fidelity for many of the effective dose tissues identified in CAM, CAF, MAX, and FAX. The point distributions are used to compute mass averaged dose equivalent values under both a galactic cosmic ray (GCR) and solar particle event (SPE) environment impinging isotropically on three spherical aluminum shells with areal densities of 0.4 g/cm², 2.0 g/cm², and 10.0 g/cm². The dose equivalent values are examined to identify a recommended set of target points for each of the tissues and to further assess the differences between CAM, CAF, MAX, and FAX. It is concluded that the previously published CAM and CAF point distributions were significantly under-sampled and that the set of point distributions presented here should be adequate for future studies involving CAM, CAF, MAX, or FAX. It is also found that the errors associated with the mass and location of certain tissues in CAM and CAF have a significant impact on the mass averaged dose equivalent values, and it is concluded that MAX and FAX are more accurate than CAM and CAF for space radiation analyses.     

空间电子辐射环境探测载荷测试定标试验平台研制

介绍了中国科学院国家空间科学中心新建成的空间电子辐射环境探测载荷测试定标试验平台.该平台由中、高能极弱流电子加速器以及内置多维真空转台的真空靶室试验终端组成,用于对星载空间电子辐射探测器进行地面加速器测试定标.重点描述了为得到中能极弱流均匀平行束,采用电子轨迹程序Egun对中能极弱流电子加速器进行的物理设计和模拟计算,给出球形结构电子枪在栅网孔不加栅网、加理想栅网和直径1mm孔栅网以及在不同加速管出口能量情况下,初聚系统和加速管以及经过二次扩束时输运段中电子轨迹的模拟结果.最终得出能够实现电子枪初始束流减弱8个数量级,获得满足测试定标试验需求的极弱流均匀平行电子束（在试验终端直径50mm靶上束流面密度为10⁵~10⁹cm^-2·s^-1）的结论.     

防静电白色热控涂层的空间环境性能试验

通过在氧化锌晶格中掺入重金属离子，得到具有防静电功能的白色颜料，再以丙烯酸树脂为粘合剂制备出空间飞行器外表面用的ACR－1防静电白色热控涂层；研究了空间环境效应（包括紫外辐照，电子和质子辐照）对该热控涂层太阳吸收率的影响并与有机硅白色热控涂层进行了比较，地面模拟空间环境试验研究结果证明，ACR－1防静电白色热控涂层具有良好的空间稳定性。     

航空电子设备NSEE试验评价方法

本文定义了航空电子设备大气中子单粒子效应(NSEE)硬失效、硬错误与软错误等大气中子辐射可靠性表征参数,提出了一套航空电子设备抗大气中子单粒子效应危害能力的试验评价方法,包括试验应力终止条件与起始条件的确定方法、M_NSEE预估方法、试验程序、试验评价方法等,并通过某航空用卫星导航接收机试验案例证明了该方法在工程应用中的可操作性与有效性,通过掌握数字信号处理(DSP)、静态随机存储器(SRAM)、现场可编程门阵列(FPGA)的NSEE敏感特性,可为航空用卫星导航接收机NSEE危害防控提供针对性的技术支持.本文为我国航空电子产品大气中子单粒子效应试验评价奠定了理论与应用基础,同时也为其他电子信息产品在大气中子单粒子效应试验评价方面提供了重要依据和参考.