Крупнейшая бесплатная информационно-справочная система онлайн доступа к полному собранию технических нормативно-правовых актов РФ. Огромная база технических нормативов (более 150 тысяч документов) и полное собрание национальных стандартов, аутентичное официальной базе Госстандарта. GOSTRF.com - это более 1 Терабайта бесплатной технической информации для всех пользователей интернета. Все электронные копии представленных здесь документов могут распространяться без каких-либо ограничений. Поощряется распространение информации с этого сайта на любых других ресурсах. Каждый человек имеет право на неограниченный доступ к этим документам! Каждый человек имеет право на знание требований, изложенных в данных нормативно-правовых актах!

  


|| ЮРИДИЧЕСКИЕ КОНСУЛЬТАЦИИ || НОВОСТИ ДЛЯ ДЕЛОВЫХ ЛЮДЕЙ ||
Поиск документов в информационно-справочной системе:
 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

БЕЗОПАСНОСТЬ РАДИАЦИОННАЯ
ЭКИПАЖА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
В КОСМИЧЕСКОМ ПОЛЕТЕ.
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПОГЛОЩЕННОЙ
И ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ДОЗЫ ОТ МНОГОЗАРЯДНЫХ
ИОНОВ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ

 

РД 50-25645.207-85

 

 

Москва

ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

1986

 

ИСПОЛНИТЕЛИ

Г.А. Варлашова; Ю.А. Винтенко, канд. техн. наук; А.И. Вихров, канд. физ.-мат. наук; В.А. Гончарова; Е.В. Горчаков, д-р физ.-мат. наук; А.И. Григорьев, д-р мед. наук; В.Е. Дудкин, канд. физ.-мат. наук; О.Н. Карпов; Е.Е. Ковалев, д-р техн. наук; В.С. Литвиненко, канд. техн. наук; М.И. Панасюк, канд. физ.-мат. наук; В.А. Панин; Ю.В. Потапов, канд. физ.-мат. наук; И.Я. Ремизов, канд. техн. наук; В.Д. Степнов, канд. физ.-мат. наук; В.И. Шумшуров

УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 19 ноября 1985 г. № 3619

 

РУКОВОДЯЩИЙ НОРМАТИВНЫЙ ДОКУМЕНТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Безопасность радиационная экипажа космического
аппарата в космическом полете.

Методика расчета поглощенной и эквивалентной
дозы от многозарядных ионов космических лучей

РД
50-25645.207-85

Введены впервые

Утверждены Постановлением Госстандарта от 19 ноября 1985 г. № 3619, срок введения установлен

с 01.01.87

Настоящие методические указания устанавливают методику расчета поглощенных и эквивалентных доз в произвольной точке тканеэквивалентного фантома от многозарядных ионов космических лучен (МЗИ КЛ) с энергией на нуклон ниже 104 МэВ.

Термины, применяемые в настоящих методических указаниях, и их пояснения приведены в справочном приложении.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Под многозарядными ионами космических лучей понимают ядра химических элементов, входящих в состав галактических космических лучей (ГКЛ), с зарядом 2 и выше.

1.2. Расчеты поглощенной и эквивалентной дозы (далее по тексту - дозы) проводят для представительных ядер групп ГКЛ, которые определяют следующим образом:

группа ядер гелия, представительное ядро 4Не;

группа легких ядер, представительное ядро 9Ве;

группа средних ядер, представительное ядро 14N;

группа тяжелых ядер, представительное ядро 28Si;

группа очень тяжелых ядер, представительное ядро 56Fe.

1.3. При изотропном падении МЗИ КЛ на тканеэквивалентный фантом дозу в его произвольной точке  определяют по формуле

где D(x) - доза за слоем тканеэквивалентного вещества толщиной (x);

 - функция экранированности точки , определяемая по ГОСТ 25645.204-83.

1.4. Под тканеэквивалентным фантомом понимают антропоморфный тканеэквивалентный гомогенный фантом или его упрощенные модели (цилиндр и шар) согласно ГОСТ 25645.203-83. Химический состав тканеэквивалентного вещества принимают по ГОСТ 18622-79.

1.5. В качестве значений D(x) берут значения доз на глубине x плоского полубесконечного слоя тканеэквивалентного вещества при нормальном падении на него МЗИ КЛ с заданным энергетическим спектром.

1.6. Принимают, что доза в тканеэквивалентном веществе создается как падающими МЗИ КЛ, так и ядерными фрагментами и нейтронами срыва, образующимися в результате фрагментации падающих ядер.

1.7. Принимают, что формирование доз обусловлено только следующими процессами:

ионизационными потерями заряженных частиц;

ослаблением первичного и вторичного излучений за счет ядерных взаимодействий;

образованием ядерных фрагментов и нейтронов срыва при взаимодействии первичных ядер и ядерных фрагментов с ядрами, входящими в состав тканеэквивалентного вещества.

2. МЕТОД РАСЧЕТА ДОЗ В ПРОИЗВОЛЬНОЙ ТОЧКЕ ТКАНЕЭКВИВАЛЕНТНОГО ФАНТОМА

2.1. Для функции экранированности, заданной в кусочно-постоянном виде, дозу в точке фантома  определяют по формуле

                                  (1)

где  - значение функции экранированности относительно точки , постоянное на отрезке [xl-1, xl],

x'l = 0,5 · (xl-1 + xl).                                                              (2)

2.2. Номерам групп МЗИ КЛ и ядерных фрагментов присваивают следующие значения:

i = 1 для группы протонов;

i = 2 для группы ядер гелия;

i = 3 для группы легких ядер;

i = 4 для группы средних ядер,

i = 5 для группы тяжелых ядер;

i = 6 для группы очень тяжелых ядер.

2.3. Дозу от МЗИ КЛ на произвольной глубине x определяют по формуле

                                                                  (3)

где Di(x) - вклад в дозу на глубине x от падающих МЗИ КЛ i-й группы.

2.4. Дозу от падающих МЗИ КЛ iгруппы определяют по формуле

                                     (4)

где Dii(x) - доза, обусловленная ионизационными потерями первичных МЗИ КЛ;

Dij(x) - доза, обусловленная ионизационными потерями вторичных ядерных фрагментов j-й группы;

Di0(x) - доза, обусловленная нейтронами срыва.

Верхний индекс относится к группе падающих МЗИ КЛ, нижний - к группе ядерных фрагментов, приходящих в точку на глубине x.

2.5. В последующих пунктах методических указаний дозы на глубине x представлены в виде линейных функционалов от пространственно-энергетического флюенса - Fij(x, Е). Функция Fij(x, Е) является решением системы уравнений:

    (5)

В системе уравнений (5):

j = 1, ..., i - 1;

Sj(x) - ионизационные потери ядер группы j с энергией Е, определяемые по РД 50-25645.206-84;

k - номер группы ядер, из которых образуются ядра группы j;

Pkj - параметры фрагментации ядер группы k в ядра группы j;

 где λj - средняя длина свободного пробега до ядерного взаимодействия;

где φi(t, Е) - энергетический спектр МЗИ КЛ группы i (интегрирование проводится по данному промежутку времени космического полета);

δ(x) - дельта-функция.

2.6. Вводим функцию ионизационного пробега:

                                                                   (6)

2.7. Дозу от первичных МЗИ КЛ определяют по формуле

                    (7)

где Gi(E) = Si(E) - в случае поглощенной дозы;

Gi(E) = Si(E) · K[Si(E)] - в случае эквивалентной дозы (K - коэффициент качества);

E0 - энергия МЗИ КЛ, падающих на фантом;

Е = Ri-1[Ri(E0) - x],

Ri-1 - функция, обратная функции Ri, введенной в п. 2.6;

Eimax и Eimin - соответственно максимальная и минимальная энергии МЗИ КЛ.

2.8. Дозу от вторичных ядерных фрагментов j-й группы (j < i) определяют по формуле

                   (8)

где Gj(E) имеет тот же смысл, что и в п. 2.7;

E* - энергия фрагментов, образующихся в точке взаимодействия на глубине x*;

E = Rj-1[Rj(E*) + x - x*].

Верхнюю и нижнюю границы интегрирования для kгруппы определяют по формулам:

E*max = Rk-1[Rk(Eimax) - x*].

E*min = Ri-1[Ri(Eimin) - x*].

2.9. Дозу от нейтронов срыва определяют по формуле

                         (9)

где H(x, E) - функция глубинного распределения доз от моноэнергетических нейтронов, нормально падающих на полубесконечный слой тканеэквивалетного вещества.

3. ОПИСАНИЕ ВХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ

3.1. Значения средних пробегов ядер i-й группы до ядерного взаимодействия λi и параметров фрагментации Pij для различных значений зарядов Zi и массовых чисел Ai представительных ядер определяют по ГОСТ 25645.212-85.

3.2. Таблицы значений ионизационных потерь Siμ и ионизационных пробегов Riμ в тканеэквивалентном веществе на сетке значений энергии Еμ рассчитывают согласно РД 50-25645.206-84.

Значения Si(E) и Ri(E) для промежуточных значений энергий определяют интерполяцией. Энергию ядра iгруппы с заданным ионизационным пробегом определяют обратной интерполяцией таблицы Еμ.

3.3. Значения функции глубинного распределения поглощенных и эквивалентных доз для нейтронов Н(x,Е) из п. 2.9 берут согласно «Атласу дозовых характеристик внешнего ионизирующего излучения». Значения этой функции в промежуточных точках по глубине и энергии определяют путем двойной интерполяции.

3.4. Значение коэффициента качества от полной линейной передачи энергии K(L) определяют согласно регламентированной зависимости по ГОСТ 8.496-83. В данных методических указаниях при определении K(L) принимают, что L(E) = Si(E) для ядер i-й группы.

3.5. Энергетический спектр i-й группы МЗИ КЛ за промежуток времени T космического полета представляют в интегральном виде

На сетке значений Ev задают величины:

Фiv i(Еv), где v = 1, …, vmax;

Фi0 i(Еimin).

4. АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ДОЗ В ПРОИЗВОЛЬНОЙ ТОЧКЕ ТКАНЕЭКВИВАЛЕНТНОГО ФАНТОМА

4.1. Задание исходных данных.

4.1.1. Задать таблицу зарядов Zi и массовых чисел Ai представительных ядер i-й группы, значений их средних длин свободного пробега до ядерного взаимодействия λi и параметров фрагментации Pij (i = 2,..., 6; j = 1,..., 6).

4.1.2. Вычислить величины

  и  

4.1.3. Задать разбиение по глубине xl (l = 0, ..., lmax), значения функции экранированности ωl постоянных на отрезке {xl-1, xl} (l = 1, ..., lmax).

4.1.4. Вычислить величины:

x'l = 0,5 · (xl + xl-1) и Δxl = xl - xl-1,

где l = 1, ..., lmax.

4.1.5. Задать узлы сетки Eμ, таблицы величин Siμ, Riμ (μ = 1, ..., μmax, i = 1, ..., 6).

4.1.6. Задать узлы сетки xp, Eq и таблицу величин Hpq (p = 1, ..., pmax; q = 1, ..., qmax).

4.1.7. Присвоить i = 1.

4.2. Определение начальных данных для i-й группы МЗИ КЛ.

4.2.1. Присвоить i = i + 1.

4.2.2. Задать узлы сетки значений Ev и величин Фiv (v = 0, ..., vmax).

4.2.3. Задать полное число статистических испытаний для i-й группы - N.

4.2.4. Присвоить начальные значения накопителей для статистической оценки дозы Vil = 0 и для статистической оценки квадрата дозы Uil = 0.

4.2.5. Присвоить начальное значение номеру текущего статистического испытания n = 0.

4.3. Определение начальных значений величин для по статистического испытания.

4.3.1. Присвоить начальные значения:

номеру ядерного взаимодействия m = 1;

координате ядерного взаимодействия h0 = 0;

номеру зарядовой группы фрагмента, образующегося в ядерном взаимодействии j = i;

статистическому весу ядерного взаимодействия Q1 = 1.

4.3.2. Положить n = n + 1.

4.3.3. Определить номер узла v энергетической сетки из соотношения

Здесь и далее η - случайное число, равномерно распределенное в интервале [0, 1].

4.3.4. Определить начальное значение энергии падающего ядра МЗИ КЛ:

4.4. Расчет вклада в дозу на глубине x'l от первичного излучения для n-го испытания - Dinl.

4.4.1. Определить ионизационный пробег первичного (j = i) МЗИ КЛ Rj = Rj(E0).

4.4.2. Для глубин x'l > Rj присвоить Dinl = 0, для x'l Rj вычислить:

где E = Rj-1[Rj(E0) - x'l].

4.5. Определение точки ядерного взаимодействия.

4.5.1. Определить пробег до ядерного взаимодействия

τ = -λ'j · lnη.

4.5.2. Если τ >Rj, то перейти к п. 4.3.

4.5.3. Определить координату взаимодействия

hm = hm-1 + τ.

Если hm > xlmax, то перейти к п. 4.3.

4.5.4. Определить энергию ядерного фрагмента в точке взаимодействия:

Em = Rj-1[Rj(Em-1) - τ].

4.6. Расчет вклада в дозу на глубине x'l от вторичных излучений.

4.6.1. Присвоить начальное значение для накопителя оценок дозы по точкам ядерного взаимодействия υil = 0.

4.6.2. Рассчитать значения ионизационных пробегов:

Rk = R(Em) для k = 1, ..., j - 1.

4.6.3. Рассчитать вклад в дозу от вторичных ядерных фрагментов - Dnlj.

Если x'l - hm > Rk, то положить Dinlk = 0, если x'l - hm Rk, то вычислить

где E = Rk-1[Rk(Em) - x'l + hm].

4.6.4. Рассчитать вклад в дозу от нейтронов срыва

Dinl0 = Qm · Pjl · H(x'l - hm, Em-1).

4.6.5. Положить υil = υil + Dinlj + Dinl0.

4.6.6. Если j = 1, то перейти к п. 4.8.

4.7. Определение характеристик процесса ядерного взаимодействия.

4.7.1. Определить номер группы k ядерного фрагмента, образующегося при взаимодействии. Номер группы определяют из условия:

4.7.2. Положить m = m + 1 и вычислить Qm = Pj · Qm-1.

4.7.3. Положить Pj = Pk, j = k и определить

Rj = Rj(Em-1).

4.7.4. Перейти к п. 4.5.

4.8. Определение вклада в оценку дозы от n-го испытания.

4.8.1. Положить

Vil = Vil + Dinl + υil,

Uil = Uil + (Dinl + υil)2.

4.8.2. Если n < N, то перейти к п. 4.3.

4.9. Определить средние значения доз на глубине

Dil = Vil/N

и их средние квадратические отклонения

Если i < 6, то перейти к п. 4.2.

4.10. Вычислить среднее значение дозы от МЗИ КЛ в точке тканеэквивалентного фантома

Примечания:

1. Оценку значений доз, представленных в виде линейных функционалов от функции Fij(x, Е), проводят методом статистических испытаний.

2. Число статистических испытаний выбирают в диапазоне от 1000 до 10000 историй.

3. Считают, что зависимость функции Фi(Е) между узлами сетки Ev имеет степенной вид.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Справочное

ТЕРМИНЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЯХ, И ИХ ПОЯСНЕНИЯ

Термин

Пояснение

Поглощенная доза ионизирующего излучения

По ГОСТ 15484-81

Эквивалентная доза ионизирующего излучения

То же

Космические лучи (КЛ)

По ГОСТ 25645.103-84

Энергетический спектр космических лучей

По ГОСТ 25645.104-84

Галактические космические лучи (ГКЛ)

То же

Группа ядер космических лучей

»

Представительное ядро группы ядер ГКЛ

Ядро, заряд которого наиболее близок к величине средневзвешенного по составу группы ядер ГКЛ заряда

Коэффициент качества ионизирующего излучения

По ГОСТ 15484-81

Ионизационные потери заряженных частиц

Средние потери энергии на единицу пути в среде, обусловленные взаимодействием заряженных частиц с электронными оболочками атомов тормозящей среды

Ионизационный пробег

Средний путь, проходимый заряженной частицей с данной энергией до остановки, т.е. до полной потери энергии

Средний пробег ядер до ядерного взаимодействия λi

Расстояние, проходимое ядрами в веществе, на котором происходит ослабление плотности потока ядер группы i за счет ядерных взаимодействий в е раз

Ядерные фрагменты

Вторичные ядра, образующиеся из налетающего ядра в ядро-ядерных взаимодействиях и имеющие скорость, близкую к скорости налетающего ядра

Параметр фрагментации Pij

Среднее число фрагментов группы j, образующихся в единичном акте взаимодействия ядер группы i с ядрами атомов вещества

Нейтроны срыва

Нейтроны, образующиеся из налетающего ядра в ядро-ядерных взаимодействиях и имеющие скорость, близкую к скорости налетающего ядра

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 






ГОСТЫ, СТРОИТЕЛЬНЫЕ и ТЕХНИЧЕСКИЕ НОРМАТИВЫ.
Некоммерческая онлайн система, содержащая все Российские Госты, национальные Стандарты и нормативы.
В Системе содержится более 150000 файлов нормативно-технической документации, действующей на территории РФ.
Система предназначена для широкого круга инженерно-технических специалистов.

Рейтинг@Mail.ru Яндекс цитирования

Copyright © www.gostrf.com, 2008 - 2016