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 УПРАВЛЕНИЮ
КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ И СТАНДАРТАМ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

БЕЗОПАСНОСТЬ РАДИАЦИОННАЯ ЭКИПАЖА
КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА В КОСМИЧЕСКОМ ПОЛЕТЕ

МЕТОД РАСЧЕТА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
ПОГЛОЩЕННОЙ И ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ДОЗ
КОСМИЧЕСКИХ ИЗЛУЧЕНИЙ ПО ТОЛЩИНЕ
МАТЕРИАЛОВ НА ВНЕШНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ
КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА НА ОРБИТАХ,
ПРОХОДЯЩИХ ЧЕРЕЗ ЕРПЗ

 

РД 50-25645.216-90

 

 

Москва

ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

1990

 

РУКОВОДЯЩИЙ НОРМАТИВНЫЙ ДОКУМЕНТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Безопасность радиационная экипажа космического аппарата в космическом полете

МЕТОД РАСЧЕТА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГЛОЩЕННОЙ И ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ДОЗ КОСМИЧЕСКИХ ИЗЛУЧЕНИЙ ПО ТОЛЩИНЕ МАТЕРИАЛОВ НА ВНЕШНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА НА ОРБИТАХ, ПРОХОДЯЩИХ ЧЕРЕЗ ЕРПЗ

РД
50-25645.216-90

Дата введения 01.07.91

Настоящие методические указания устанавливают метод расчета поглощенной и эквивалентной доз от протонов и электронов естественного радиационного пояса Земли (ЕРПЗ) за защитой толщиной до 1,5 г/см2 (в массовых единицах длины), выполненной из материалов с зарядом z £ 15 при космических полетах на высотах от 200 до 103 км при разных наклонениях орбиты к плоскости экватора.

Методические указания предназначены для расчетов дозовых нагрузок на биологические и технические объекты, в том числе на космонавтов при их работе вне космического аппарата.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Метод расчета доз от протонов основан на предположении прямолинейного распространения и непрерывного торможения протонов в веществе. Ослабление первичного потока протонов за счет ядерных взаимодействий не учитывают.

1.2. Метод расчета доз от электронов основан на рассмотрении многократного рассеяния в веществе с учетом ионизационных потерь, пренебрегая их флуктуациями. Вклад в дозу от тормозного излучения не учитывают.

1.3. Входная информация, необходимая для проведения расчетов, должна содержать:

- дифференциальные энергетические спектры протонов и электронов dN/dEp и dN/dEc, вычисляемые в соответствии с ГОСТ 25645.138, ГОСТ 25645.139;

- заряд z и массовое число А для вещества защиты;

- значения пробегов R(E) и ионизационных потерь S(E) в веществе защиты и веществе-поглотителе, определяемые для протонов в соответствии с РД 50-25645.206 или приложением 1, для электронов - в соответствии с приложением 1. Разрешается использовать для определения R(E) и E(R) аппроксимационные выражения вида:

а) протоны (для защиты из алюминия):

RA1(E) = 5,52×102ln(1 + 2,219×10-6E0,421 + 5×10-6E1,78 + 8,66×10-17×Е4,9);

EA1(R) = 7,18×103ln(0,99977 + 3,878×10-3R0,5759 + 1,4455×10-6R1,649);

б) протоны (для тканеэквивалентного вещества).

Rтк(E) = 4,14×102ln(1 + 1,19×10-6E0,5834 + 4,116×10-6E1,808 + 5,17×10-17×Е5,004);

Етк(R) = 5,50×102ln(1 - 2,5515×10-6R-0,292 + 6,018×10-3R0,5623 + 2,123×10-6×R1,696);

в) электроны (для защиты из алюминия):

RА1(E) = 0,4×E1,32;

EА1(R) = (2,50×R)0,76;

г) электроны (для тканеэквивалентного вещества):

Rтк(E) = 0,353×E1,32; Eтк(R) = (2,83×R)0,76;

где Е в МэВ, R в г/см2;

- зависимость коэффициента качества K[S(E)] от ионизационных потерь S(E) для протонов, определяемую аппроксимацией регламентированных в НРБ-76/87 нормативных значений, в виде:

2. АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ПОГЛОЩЕННОЙ И ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ДОЗ ОТ ПРОТОНОВ И ЭЛЕКТРОНОВ

2.1. За исходные данные принимают нормальное падение широкого пучка частиц на плоский полубесконечный слой толщиной d. Защита выполнена из материала с z £ 15, толщина защиты не превышает 1,5 г/см2. Дозу определяют в точке вещества - поглотителя, располагающегося непосредственно за защитой.

2.2. Алгоритм расчета доз от протонов

2.2.1. Поглощенную дозу в веществе защиты от протонов, имеющих энергетический спектр dN/dE, за защитой толщиной d вычисляют по формуле

                                             (1)

где S3(E) - ионизационные потери протонов в веществе защиты, МэВ×г-1×см2;

В - коэффициент перехода от поглощенной энергии к дозе, равный В = 1,6×10-10 Гр×МэВ-1×г;

D - величина поглощенной дозы, Гр;

Е¢ - энергия протонов на глубине защиты d, связанная с энергией протонов, падающих на защиту Е, соотношением «пробег-энергия»

R3(E¢) = R3(E) - d,                                                             (2)

где R3(E¢) и R3(E) - ионизационные пробеги протонов с энергиями Е¢ и Е, соответственно, в веществе защиты;

Emin = 0,1 МэВ.

2.2.2. Поглощенную дозу в тканеэквивалентном веществе определяют по формуле

                                          (3)

где Sтк(Е¢) - ионизационные потери протонов в тканеэквивалентном веществе.

2.2.3. Эквивалентную дозу от протонов за плоским слоем толщиной d вычисляют по формуле

                                 (4)

2.2.4. Для расчета доз от протонов по формулам (1 - 4) задают расчетную сетку изменения энергий, равномерную в логарифмическом масштабе: Еi = 1,122; 1,414; 1,778; 2,239; 2,818; 3,548; 4,467; 5,623; 7,079, 8,913 МэВ в каждом порядке изменения значений Е. При этом интервалы изменений DЕ равны: DEi = 0,259; 0,326; 0,410; 0,517; 0,650; 0,819; 1,031; 1,298; 1,633; 2,057 МэВ.

2.2.5. Вычисляют значения доз, заменяя интегрирование суммированием по i.

2.2.6. Переходят к другим слоям защиты и (или) тканеэквивалентного вещества.

2.3. Алгоритм расчета доз от электронов

2.3.1. Определяют fmin и fmax, где f(Ee) - дифференциальный энергетический спектр электронов ЕРПЗ в интервале энергий электронов Eemin = 0,04 МэВ и Еemax = 4,0 МэВ.

2.3.2. Задают полное число статистических испытаний N (от 1000 до 5000 историй), присваивают начальные значения накопителей для статистической оценки дозы V = 0 и квадрата дозы U = 0, присваивают начальное значение номеру текущего испытания n = 0.

2.3.3. Определение начальных значений величин для п-го статистического испытания

2.3.3.1. Присваивают начальные значения:

- глубине проникновения электрона в пластину х0 = 0;

- косинусу угла падения электрона (a0) на пластину, cosa0 = l (нормальное падение).

2.3.3.2. Определяют начальное значение энергии падающего электрона Е0 (метод Ноймана):

- генерируют hi, здесь и далее hi - случайные числа, равномерно распределенные в интервале [0; 1];

- вычисляют E = Emin + h1(Eemax - Ecmin), МэВ,                                                              (5)

где Eemax и Ecmin - минимальное и максимальное значения энергии в спектре электронов;

- если f(Eс) > fmin + h2(fmax - fmin), то переходят к генерации h1 и h2.

Начальной энергии электрона Е0 присваивают значение Е; Е0 = Е.

2.3.3.3. Полагают п = п+ 1.

2.3.4. Движение электрона через слои вещества в пластине

2.3.4.1. Вычисляют параметр экранирования Мольер e

                           (6)

где Т = E0/0,511.

2.3.4.2. Определяют средний пробег электрона до рассеяния:

l0 = A/(NAs0), г/см2,                                                    (7)

где

NA = 6,022×1023, 1/моль;

                              (8)

где r0 = 2,818×10-13 см.

2.3.4.3. Определяют пробег электрона до рассеяния

l = -l0lnh3, г/см2.                                                    (9)

2.3.4.4. Рассчитывают пробег электрона с энергией Е0

R0 = g(E0), г/см2,                                                   (10)

где g(E) - аппроксимирующая функция, связывающая энергию электрона с его пробегом в веществе защиты.

2.3.4.5. Рассчитывают координату точки рассеяния x1

x1 = x0 + cosa0×l, г/см2.                                          (11)

2.3.4.6. Рассчитывают энергию электрона в точке рассеяния

E =g-1(R0 - l), МэВ,                                                  (12)

где g-1 - функция, обратная g(E).

Если l ³ R0, перейти к п. 2.3.3.2.

2.3.4.7. Рассчитывают косинус угла рассеяния:

                                             (13)

2.3.4.8. Рассчитывают косинус угла между импульсом электрона после рассеяния и нормалью к пластине (cosa1)

cosa1 = cosa0cosq + sina0sinqcosj,                                 (14)

где j = 2ph5.

2.3.4.9. Если x1 < 0, то переходят к п. 2.3.3.2.

2.3.4.10. Если E1 < Emin, то переходят к п. 2.3.3.2.

2.3.4.11. Если 0 < х < d, то присваивают Е0 = Е;

cosa0 = cosa1; x0 = x1 и переходят к п. 2.3.4.

2.3.5. Определение вклада в поглощенную дозу от п-го испытания

2.3.5.1. Вычисляют

D = 1,6×10-10Si(E1)cosa1, Гр,                                           (15)

где Si - аппроксимирующая функция, связывающая энергию электрона и ионизационные потери в веществе-поглотителе.

V = V + D;                                                             (16)

U = U + D2.

2.3.5.2. Если n < N, то переходят к п. 2.3.3.

2.3.6. Определяют средние значения поглощенных доз

Dn = V/N, Гр                                                         (17)

и средние квадратичные отклонения

                                               (18)

2.3.7. Поглощенную (эквивалентную) дозу от спектра электронов, распределенных по закону dN/dEe в интервале [Emin, Етах] вычисляют по формуле

                                                 (19)

2.4. Примеры расчета поглощенной и эквивалентной доз от протонов и электронов ЕРПЗ приведены в приложении 2.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Справочное

ИОНИЗАЦИОННЫЕ ПОТЕРИ И ПРОБЕГИ ПРОТОНОВ И ЭЛЕКТРОНОВ В АЛЮМИНИИ И ТКАНЕЭКВИВАЛЕНТНОМ ВЕЩЕСТВЕ

1. Протоны

Таблица 1

Энергия, МэВ

Алюминий

Тканеэквивалентное вещество

S,

МэВ×г-1×см2

R,

г×см-2

S,

МэВ×г-1×см2

R,

г×см-2

1,120E-01

4,377E+02

2,941E-04

8,793E+02

1,514E-04

1,410E-01

4,132E+02

3,623E-04

8,267E+02

1,854E-04

1,770E-01

3,826E+02

4,530E-04

7,631E+02

2,308E-04

2,240E-01

3,468E+02

5,823E-04

6,897E+02

2,958E-04

2,810Е-01

3,104E+02

7,565E-04

6,159E+02

3,835E-04

3,540E-01

2,809E+02

1,004E-03

5,317E+02

5,115E-04

4,460E-01

2,614E+02

1,344E-03

4,622E+02

6,977E-04

5,610E-01

2,379E+02

1,806E-03

3,996E+02

9,663E-04

7,100E-01

2,121E+02

2,472E-03

3,423E+02

1,371E-03

8,800E-01

1,885E+02

3,324E-03

2,923E+02

1,910E-03

1,770E+00

1,211E+02

9,383E-03

1,830E+02

5,911E-03

2,240E+00

1,029E+02

1,361E-02

1,555E+02

8,709E-03

2,810E+00

8,751E+01

1,946E-02

1,312E+02

1,272E-02

3,540E+00

7,384E+01

2,877E-02

1,092E+02

1,885E-02

4,460E+00

6,236E+01

4,238E-02

9,065E+01

2,814E-02

5,610E+00

5,256E+01

6,256E-02

7,488E+01

4,217E-02

7,100E+00

4,398E+01

9,370E-02

6,119E+01

6,431E-02

8,800E+00

3,731E+01

1,358E-01

5,045E+01

9,506E-02

1,120E+01

3,105E+01

2,067E-01

4,176E+01

1,476E-01

1,410E+01

2,600E+01

3,093E-01

3,476E+01

2,241E-01

1,770E+01

2,178E+01

4,621E-01

2,894E+01

3,382E-01

2,240E+01

1,811E+01

6,990E-01

2,392E+01

5,177E-01

2,810E+01

1,516E+01

1,045E+00

1,991E+01

7,802E-01

3,540E+01

1,264E+01

1,575E+00

1,652E+01

1,185E+00

4,460E+01

1,055E+01

2,375E+00

1,373E+01

1,799E+00

5,610E+01

8,813E+00

3,572E+00

1,144E+01

2,721E+00

7,100E+01

7,375E+00

5,427E+00

9,516E+00

4,156E+00

8,800E+01

6,278E+00

7,936E+00

8,073E+00

6,104E+00

1,120E+02

5,264E+00

1,213E+01

6,746Е+00

9,372E+00

1,410E+02

4,476E+00

1,813E+01

5,718E+00

1,406E+01

1,770E+02

3,842E+00

2,684E+01

4,894E+00

2,089E+01

2,240E+02

3,310E+00

4,008E+01

4,205E+00

3,129E+01

2,810E+02

2,898E+00

5,854E+01

3,627E+00

4,585E+01

3,540E+02

2,562E+00

8,541E+01

2,239E+00

6,708E+01

4,460E+02

2,297E+00

1,234E+02

2,897E+00

9,719E+01

5,610E+02

2,093E+00

1,760E+02

2,633E+00

1,389E+02

7,100E+02

1,933E+00

2,502E+02

2,427E+00

1,980E+02

8,800E+02

1,826E+00

3,408E+02

2,287E+00

2,702E+02

2. Электроны

Таблица 2

Энергия, МэВ

Алюминий

Тканеэквивалентное вещество

S,

МэВ×г-1×см2

R,

г×см-2

S,

МэВ×г-1×см2

R,

г×см-2

0,010

16,49

3,539×10-4

21,89

2,592×10-4

0,015

12,20

7,111×10-4

15,98

5,304×10-4

0,020

9,844

1,170×10-3

12,79

8,827×10-4

0,030

7,287

2,367×10-3

9,368

1,810×10-3

0,040

5,909

3,900×10-3

7,547

3,008×10-3

0,050

5,039

5,738×10-3

6,408

4,451×10-3

0,060

4,439

7,855×10-3

5,626

6,121×10-3

0,080

3,661

1,284×10-2

4,617

1,007×10-2

0,10

3,117

1,872×10-2

3,994

1,474×10-2

0,15

2,513

3,659×10-2

3,142

2,903×10-2

0,20

2,174

5,804×10-2

2,711

4,624×10-2

0,30

1,839

1,083×10-1

2,285

8,677×10-2

0,40

1,680

1,652×10-1

2,085

1,327×10-1

0,50

1,592

2,260×10-1

1,972

1,820×10-1

0,60

1,540

2,894×10-1

1,901

2,335×10-1

0,80

1,486

4,206×10-1

1,825

3,408×10-1

1,0

1,465

5,546×10-1

1,789

4,508×10-1

1,5

1,460

8,912×10-1

1,764

7,306×10-1

2,0

1,475

1,224×100

1,767

1,011×100

3,0

1,510

1,869×100

1,792

1,563×100

4,0

1,540

2,491×100

1,818

2,102×100

Примечание. При пользовании табл. 1 и 2 для промежуточных значений Е, S и R применяют линейную интерполяцию между двумя соседними значениями.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Справочное

1. Пример расчета поглощенной и эквивалентной дозы от протонов ЕРПЗ

1.1. Выбираем точку околоземного космического пространства с координатами В0 = 0,2 Гс и L0 = 2,0. Для эпохи максимума солнечной активности по ГОСТ 25645.138 находим коэффициенты для расчета энергетического спектра плотности потока протонов с энергией больше Е:

                                                       (20)

A0 = 5,9910×101, A1 = -8,6988×101, A2 = 5,2703×101, A3 = -1,5394×101, A4 = 2,1688, A5 = -1,1921.

Дифференциальный энергетический спектр dN/dE вычисляем из выражения (20).

1.2. Из ГОСТ 25645.138 для выбранных В0, L0 находим Emin = 0,1 МэВ, Emax = 200 МэВ.

1.3. Задаем заряд вещества защиты z = 13 и массовое число A = 27.

1.4. Задаем толщину защиты d = 0,01; 0,05; 0,1; 0,5; 1 г/см2.

1.5. Вычисляем энергетический спектр плотности потока протонов в прот/(см2×с). Для значений энергий из п. 2.2.4 получаем:

Таблица 3

E, МэВ

N

E

N

E

N

E

N

0,1122

2,73×104

1,122

2,07×104

11,22

1,12×103

112,2

1,35×10

0,1414

2,40×104

1,414

1,78×104

14,14

7,65×102

141,4

6,63

0,1778

2,28×104

1,778

1,48×104

17,78

5,22×102

177,8

2,89

0,2239

2,29×104

2,239

1,17×104

22,39

3,51×102

112,9

-

0,2818

2,35×104

2,818

9,01×104

28,18

2,39×102

 

 

0,3548

2,44×104

3,548

6,69×103

35,48

1,60×102

 

 

0,4467

2,50×104

4,467

4,88×103

44,67

1,05×102

 

 

0,5623

2,51×104

5,623

3,43×103

56,23

6,80×101

 

 

0,7079

2,44×104

7,079

2,37×103

70,79

4,17×101

 

 

0,8913

2,30×104

8,913

1,67×103

89,13

2,54×101

 

 

3.6. Вычисляя по полученным результатам дифференциальный энергетический спектр протонов и подставляя полученные значения в формулы (1 - 4), получаем мощности доз , рад/с, и , бэр/с.

Таблица 4

d ,г/см2

0,01

0,05

0,1

0,5

1,0

4,22×10-2

7,64×10-3

3,04×10-3

3,09×10-4

1,14×10-4

7,64×10-1

8,26×10-2

2,50×10-2

1,32×10-3

3,75×10-4

2. Пример расчета поглощенной (эквивалентной) дозы от электронов ЕРПЗ

1. Выбираем точку околоземного космического пространства с координатами В0 = 0,2 Гс и L0 = 2,0. Для эпохи максимума солнечной активности по ГОСТ 25645.139 находим коэффициенты для расчета энергетического спектра плотности потока электронов с энергией больше Е

                                                       (21)

где Е - энергия электрона, кэВ;

A0 = -8,2008E+00; A1 = 2,1010E+01; А2 = - 9,5091E+00; A3 = 1,6550E+00; A4 = -1,3243E-01.

Дифференциальный энергетический спектр dN/dE вычисляем из выражения (21).

2. Из ГОСТ 25645.139 для выбранных В0 и L0 находим Emin = 0,04 МэВ, Emax = 4,0 МэВ.

3. Задаем заряд вещества защиты z = 13 и массовое число A = 27 г/моль.

4. Задаем толщины защиты d = 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5.

5. Задаем полное число статистических испытаний N = 1000.

6. Вычисляя по изложенному выше алгоритму, получаем значения мощности доз в ткани  за защитой из алюминия.

Таблица 5

d, г/см2

0,005

0,01

0,02

0,05

0,1

, сГр/с

3,46×10-1

2,65×10-1

1,40×10-1

1,83×10-2

2,26×10-3

d, г/см2

0,2

0,5

1,0

1,5

-

, сГр/с

1,99·10-4

5,34×10-6

6,11×10-8

6,45×10-9

-

 

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

 

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Минздравом СССР

РАЗРАБОТЧИКИ

Н.А. Анфимов, член-корр. АН СССР; В.В. Архангельский; В.Н. Васильев, канд. техн. наук; А.А. Волобуев; В.А. Гончарова; А.И. Григорьев, д-р мед. наук; В.Е. Дудкин, д-р физ.-мат. наук; Е.Е. Ковалев, д-р техн. наук; В.В. Козелкин, д-р техн. наук; Е.Н. Лесновский, канд. техн. наук; В.Г. Митрикас, канд. физ.-мат. наук; В.А. Панин, Е.В. Пашков, канд. техн. наук; В.М. Петров, канд. физ.-мат. наук; Ю.В. Потапов, канд. физ.-мат. наук; В.А. Шуршаков, канд. физ.-мат. наук

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 28.03.90 № 660

3. Срок первой проверки - 1996 г., периодичность проверки - 5 лет

4. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на которые дана ссылка

Номер пункта, приложения

ГОСТ 25645.138-86

1.3, приложение 2

ГОСТ 25645.139-86

1.3, приложение 2

РД 50-25645.206-84

1.3

НРБ-76/87

1.3

 

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