doc_act

ГОСТ 25645.211-85 Безопасность радиационная экипажа космического аппарата в космическом полете. Характеристики ядерного взаимодействия протонов

Реклама

  Скачать документ



ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
СОЮЗА ССР

БЕЗОПАСНОСТЬ РАДИАЦИОННАЯ
ЭКИПАЖА
КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
В КОСМИЧЕСКОМ ПОЛЕТЕ

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЯДЕРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
ПРОТОНОВ



Реклама

ГОСТ 25645.211-85

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва



Реклама

ИСПОЛНИТЕЛИ

Г.И. Бацких, канд. техн. наук; Е.К. Гельфанд, канд. физ.-мат. наук, А.И. Григорьев, д-р мед. наук; А.Р. Калмыков; Г.В. Красильников, канд. техн. наук; Е.Н. Лесновский, канд. техн. наук; Б.В. Манько; В.А. Панин; И.Я. Ремизов, канд. техн. наук; В.А. Сакович, канд. техн. наук; В.М. Сахаров, канд. техн. наук, А.Я. Серов, канд. физ.-мат. наук; Б.С. Сычев, канд. физ.-мат. наук; В.Б. Хвостов, канд. физ.-мат. наук.

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 17 декабря 1985 г. № 4050

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР



Реклама

БЕЗОПАСНОСТЬ РАДИАЦИОННАЯ ЭКИПАЖА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА В КОСМИЧЕСКОМ ПОЛЕТЕ

Характеристики ядерного взаимодействия протонов

Space crew radiation safety during space flight.
Nuclear interaction characteristics of protons

ГОСТ
25645.211-85

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 17 декабря 1985 г. № 4050 срок введения установлен

с 01.07.87



Реклама

Настоящий стандарт устанавливает характеристики ядерных взаимодействий протонов космических лучей, а также протонов и нейтронов (далее по тексту - нуклонов), образованных ими в защите космических аппаратов (КА), в диапазоне энергий нуклонов от 20 до 1000 МэВ для ядер элементов от углерода до свинца.

К характеристикам ядерных взаимодействий, предназначенным для расчетов пространственно-энергетических распределений плотности потока нуклонов в КА, относят:

средний пробег нуклонов до ядерного взаимодействия;

двойные дифференциальные по энергии и углу вылета распределения вторичных нуклонов в неупругих нуклон-ядерных взаимодействиях.

Термины, применяемые в настоящем стандарте, и их пояснения приведены в справочном приложении 1.



Реклама

1. СРЕДНИЕ ПРОБЕГИ НУКЛОНОВ ДО ЯДЕРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

1.1. Средние пробеги нуклонов с энергией Е0 до ядерного взаимодействия ? (Е0) в веществе вычисляют по формулам для простых веществ с атомной массой А

(1)

где i = p, H - протон или нейтрон, соответственно,

?i (Е0) - микроскопическое сечение неупругого ядерного взаимодействия нуклона типа i, барн (1 барн = 10-24 см2),



Реклама

для вещества со сложным элементным составом А = ?СkАk

(2)

где ?ik (Е0) - микроскопическое сечение неупругого ядерного взаимодействия нуклона типа i с k-м элементом вещества, барн,

Сk - массовая концентрация k-го элемента в веществе, причем



Реклама

1.2. Микроскопические сечения неупругого ядерного взаимодействия ?i (Е0) одинаковы для протонов и нейтронов при Е0 ? 40 МэВ. В табл. 1 представлены значения сечений для различных элементов в узлах значении энергии E0i.

Примечание. Для энергий Е0 < 40 МэВ в скобках приведены значения сечений для нейтронов.

1.3. Значения микроскопических сечений ?i (Е0) для энергий нуклона Е0, отличных от узловых значений E0i, вычисляют путем квадратичной интерполяции по энергии значений ?i (Е0i), приведенных в табл. 1

Таблица 1

Микроскопические сечения неупругого ядерного взаимодействия нуклонов ?i (Е0), барн



Реклама

Е0i, МэВ

Элемент

12,01C

16,00O

26,98Al

28,09Si

55,85Fe

63,55Cu

118,7Sn

207,2Pb

20

0,425 (0,499)

0,507 (0,596)

0,695 (0,816)

0,682 (0,801)

1,02 (1,20)

1,20 (1,41)

1,56 (1,84)

1,83 (2,42)

25

0,439 (0,472)

0,521 (0,559)

0,709 (0,762)

0,711 (0,764)

1,04 (1,12)

1,21 (1,30)

1,60 (1,71)

2,12 (2,29)

30

0,433 (0,446)

0,511 (0,527)

0,696 (0,717)

0,706 (0,728)

1,03 (1,06)

1,18 (1,21)

1,58 (1,63)

2,14 (2,20)

35

0,416 (0,422)

0,491 (0,497)

0,671 (0,679)

0,686 (0,695)

0,999 (1,01)

1,13 (1,15)

1,54 (1,56)

2,11 (2,13)

40

0,398

0,469

0,645

0,663

0,969

1,09

1,50

2,08

45

0,375

0,443

0,613

0,632

0,931

1,04

1,45

2,03

50

0,353

0,418

0,582

0,602

0,896

0,993

1,41

1,99

60

0,305

0,365

0,520

0,540

0,825

0,905

1,32

1,91

70

0,246

0,300

0,440

0,460

0,733

0,800

1,21

1,80

80

0,245

0,300

0,441

0,459

0,735

0,803

1,22

1,80

90

0,242

0,296

0,439

0,454

0,733

0,800

1,22

1,80

100

0,238

0,292

0,434

0,448

0,728

0,795

1,21

1,80

125

0,228

0,281

0,422

0,434

0,714

0,780

1,20

1,78

150

0,221

0,273

0,412

0,424

0,702

0,768

1,19

1,77

175

0,217

0,268

0,406

0,417

0,694

0,759

1,18

1,76

200

0,214

0,266

0,402

0,413

0,690

0,755

1,17

1,76

250

0,212

0,264

0,399

0,411

0,687

0,751

1,17

1,75

300

0,212

0,263

0,398

0,410

0,685

0,750

1,17

1,75

350

0,212

0,263

0,399

0,410

0,686

0,751

1,17

1,75

400

0,215

0,267

0,403

0,415

0,692

0,757

1,18

1,76

500

0,225

0,278

0,419

0,430

0,712

0,779

1,20

1,79

600

0,237

0,292

0,436

0,447

0,734

0,803

1,23

1,82

700

0,248

0,305

0,453

0,463

0,755

0,825

1,25

1,84

800

0,261

0,319

0,472

0,481

0,778

0,850

1,28

1,87

900

0,261

0,319

0,471

0,481

0,777

0,849

1,28

1,87

1000

0,262

0,320

0,473

0,482

0,779

0,851

1,28

1,87

1.4. Значения микроскопических сечений ?i (Е0) для элементов, не представленных в табл. 1, вычисляют путем степенной интерполяции по атомной массе элемента А, значений приведенных в табл. 1.

2. ДВОЙНЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ПО ЭНЕРГИИ И УГЛУ ВЫЛЕТА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВТОРИЧНЫХ НУКЛОНОВ В НЕУПРУГИХ НУКЛОН-ЯДЕРНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯХ

2.1. Двойные дифференциальные по энергии Е и углу вылета распределения вторичных нуклонов (E0, E, ?) (i, j = p, н) представляют в виде суммы распределений каскадных и испарительных нуклонов:

(3)

где Е0 - энергия нуклона, испытавшего неупругое ядерное взаимодействие, МэВ;

Е - энергия вторичных нуклонов, МэВ;

? - угол вылета вторичных нуклонов, отсчитываемый от направления движения первичного нуклона

2.2. Распределение каскадных нуклонов (E0, E, ?) одинаково по форме для нейтронов и протонов:

(4)

где Nij (Е0) - среднее число (множественность) каскадных нуклонов типа j, образованных в неупругом взаимодействии нуклона типа i с ядром;

Nнукл (E0) = Nij (Е0) - множественность каскадных нуклонов;

(5)

- энергетическое распределение каскадных нуклонов;

(6)

- нормировочная функция;

- параметр углового распределения

(7)

2.2.1. Множественность каскадных нуклонов Nнукл (Е0) не зависит от типа нуклона, испытавшего неупругое ядерное взаимодействие и вычисляется по формуле

(8)

где

(9)

2.2.2. Соотношение множественностей каскадных нейтронов и протонов в нуклон-ядерных взаимодействиях вычисляют по формуле

- для первичных протонов;

(10)

- для первичных нейтронов;

(11)

где А и z - атомный вес и номер элемента ядра-мишени, соответственно.

2.2.3. Энергетическое распределение каскадных нуклонов вычисляют по формуле

(12)

причем (Е0, Е) dE = Nнукл (E0).

2.2.4. Значения функций С (Е0) и х (Е) вычисляют с использованием данных табл. 2 и 3 для функций С (U0) и х (U) по формулам:

С (Е0) = С (U0);

(13)

(14)

(15)

2.2.5. Величины С (U0) и х (U) для значений U0 и U, не совпадающих с узловыми значениями табл. 2, 3, а также для элементов, не представленных в таблицах, находят путем квадратичной интерполяции по U0, U и А.

Таблица 2

Значения функции С (U0)

Е0, МэВ

U0

Элемент

12,01C

16,01O

26,98Al

28,09Si

55,85Fe

63,55Cu

118,7Sn

207,2Pb

3,68

0,0

0,687

0,699

0,688

0,685

0,576

0,543

0,355

0,178

6,07

0,5

1,110

1,120

1,100

1,100

0,959

0,913

0,645

0,363

10,0

1,0

1,560

1,580

1,570

1,560

1,410

1,360

1,030

0,644

16,5

1,5

2,010

2,040

2,050

2,050

1,920

1,870

1,510

1,040

27,2

2,0

2,470

2,520

2,580

2,580

2,510

2,470

2,110

1,570

44,8

2,5

2,680

2,690

2,870

2,890

3,150

3,160

2,950

2,320

73,9

3,0

2,700

2,790

3,160

3,190

3,790

3,840

3,870

3,280

122,0

3,5

2,610

2,790

3,350

3,400

4,340

4,490

4,850

4,420

201,0

4,0

2,460

2,720

3,460

3,520

4,830

5,080

5,850

5,700

331,0

4,5

2,390

2,710

3,620

3,690

5,370

5,710

6,940

7,170

546,0

5,0

2,560

2,940

4,010

4,100

6,190

6,620

8,400

9,130

900,0

5,5

2,840

3,290

4,560

4,670

7,230

7,780

10,20

11,60

1480,0

6,0

3,130

3,650

5,130

5,260

8,360

9,050

12,30

14,50

Таблица 3

Значения функции х (U)

Е0, МэВ

U0

Элемент

12,01C

16,00O

26,98Al

28,09Si

55,85Fe

63,55Cu

118,7Sn

207,2Pb

3,68

0,0

5,72 - 2

5,72 - 2

5,72 - 2

5,72 - 2

5,72 - 2

5,72 - 2

5,72 - 2

5,72 - 2

6,07

0,5

8,09 - 2

8,09 - 2

8,09 - 2

8,09 - 2

8,09 - 2

8,09 - 2

8,09 - 2

8,09 - 2

10,00

1,0

1,05 - 1

1,05 - 1

1,05 - 1

1,05 - 1

1,05 - 1

1,05 - 1

1,05 - 1

1,05 - 1

16,5

1,5

1,22 - 1

1,22 - 1

1,22 - 1

1,22 - 1

1,22 - 1

1,22 - 1

1,22 - 1

1,22 - 1

27,2

2,0

1,21 - 1

1,21 - 1

1,21 - 1

1,21 - 1

1,21 - 1

1,21 - 1

1,21 - 1

1,21 - 1

44,8

2,5

2,16 - 1

2,08 - 1

1,76 - 1

1,74 - 1

1,29 - 1

1,23 - 1

1,02 - 1

9,84 - 2

73,9

3,0

2,75 - 1

2,53 - 1

1,98 - 1

1,94 - 1

1,33 - 1

1,24 - 1

9,57 - 2

8,35 - 2

122,0

3,5

3,38 - 1

2,98 - 1

2,19 - 1

2,19 - 1

1,37 - 1

1,26 - 1

9,24 - 2

7,60 - 2

201,0

4,0

3,96 - 1

3,37 - 1

2,35 - 1

2,29 - 1

1,39 - 1

1,27 - 1

8,94 - 2

7,11 - 2

331,0

4,5

3,25 - 1

2,75 - 1

1,80 - 1

1,84 - 1

1,10 - 1

9,96 - 2

6,74 - 2

5,08 - 2

546,0

5,0

2,47 - 1

2,11 - 1

1,47 - 1

1,43 - 1

8,50 - 2

7,72 - 2

5,13 - 2

3,76 - 2

900,0

5,5

2,39 - 1

2,02 - 1

1,39 - 1

1,35 - 1

7,92 - 2

7,18 - 2

4,74 - 2

3,46 - 2

1480,0

6,0

2,36 - 1

1,98 - 1

1,34 - 1

1,30 - 1

7,51 - 2

6,79 - 2

4,44 - 2

3,19 - 2

Примечание. Здесь и далее всюду запись типа 5,72 - 2 означает 5,72·10-2.

2.3. Распределение испарительных нейтронов

2.3.1. Распределение испарительных нейтронов не зависит от типа нуклона, испытавшего неупругое ядерное взаимодействие.

Примечание. Испарительные протоны из-за малых длин ионизационного пробега в веществе не рассматривают при решении задач переноса излучения в защите КА.

2.3.2. Угловое распределение испарительных нейтронов изотропно:

(16)

где F2 (Е0, Е) - энергетическое распределение испарительных нейтронов, причем:

(17)

n (Е0) - множественность испарительных нейтронов.

2.3.3. Энергетическое распределение испарительных нейтронов вычисляют по формуле

(18)

где

- средняя температура остаточного ядра, МэВ;

(19)

Ес = 10,5 - 0,02 А - средняя энергия связи нуклона в ядре с атомным весом A;

(20)

(21)

- средняя энергия возбуждения остаточного ядра

при ? (E0) = 1,8 Е00,1lnА + 0,2

(22)

2.3.4. Множественность испарительных нейтронов вычисляют по формуле

(23)

2.4. Для вещества со сложным элементным составом Ak (k = 1, ..., k0) распределение вычисляют по формуле

(24)

2.5. В справочном приложении 2 представлены результаты вычислений ряда интегральных характеристик протон-ядерного взаимодействия для углерода, кислорода, алюминия, кремния, железа, меди, олова, свинца.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Справочное

ТЕРМИНЫ И ПОЯСНЕНИЯ

Термин

Обозначение

Пояснение

Средний пробег нуклона до ядерного взаимодействия

Величина, обратная макроскопическому сечению взаимодействия нуклона с ядром

Макроскопическое сечение

?i (E0)

По ГОСТ 8.417-81

Микроскопическое сечение

?i (E0)

По ГОСТ 8.417-81

Двойное дифференциальное по энергии Е и углу вылета распределение вторичных нуклонов

Среднее число нуклонов типа i, вылетающих в направлении в интервал телесного угла d? с энергией в интервале Е, E + dE при неупругом взаимодействии с ядром нуклона типа i, имеющего энергию Е0

Множественность частиц типа j

Среднее число частиц типа j, возникающих в неупругом взаимодействии нуклона с ядром элемента

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Справочное

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОТОН-ЯДЕРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ЭЛЕМЕНТОВ

Е

U

Nнукл

Nн

Nр

Е*, МэВ

Т, МэВ

n

Углерод

16,5

1,5

0,409

0,172

0,237

16,5

2,28

0,60

27,2

2,0

0,653

0,273

0,380

18,0

2,54

0,62

44,8

2,5

0,952

0,402

0,550

20,0

2,83

0,65

73,9

3,0

1,290

0,543

0,750

22,0

3,15

0,68

122,0

3,5

1,650

0,695

0,950

24,5

3,42

0,71

201,0

4,0

2,000

0,850

1,150

27,3

3,75

0,75

331,0

4,5

2,340

1,000

1,340

30,0

4,06

0,78

546,0

5,0

2,660

1,150

1,510

32,7

4,32

0,82

900,0

5,5

2,940

1,290

1,650

35,5

4,55

0,85

1480,0

6,0

3,190

1,430

1,760

36,5

4,70

0,90

Кислород

16,5

1,5

0,414

0,174

0,240

17,0

2,07

0,655

27,2

2,0

0,666

0,280

0,385

18,9

2,33

0,687

44,8

2,5

0,978

0,412

0,566

21,1

2,62

0,726

73,9

3,0

1,330

0,563

0,772

23,9

2,93

0,772

122,0

3,5

1,720

0,726

0,991

27,2

3,26

0,842

201,0

4,0

2,110

0,894

1,210

30,7

3,59

0,879

331,0

4,5

2,480

1,060

1,420

34,6

3,90

0,936

546,0

5,0

2,830

1,220

1,610

38,4

4,20

0,991

900,0

5,5

3,170

1,390

1,780

42,1

4,47

1,040

1480,0

6,0

3,450

1,550

1,900

45,6

4,70

1,090

Алюминий

16,5

1,5

0,417

0,183

0,234

17,9

1,72

0,787

27,2

2,0

0,681

0,299

0,382

20,3

1,96

0,845

44,8

2,5

1,020

0,447

0,571

23,4

2,23

0,917

73,9

3,0

1,410

0,622

0,792

27,4

2,54

1,010

122,0

3,5

1,850

0,816

1,030

32,4

2,88

1,110

201,0

4,0

2,300

1,020

1,280

38,3

3,24

1,230

331,0

4,5

2,760

1,230

1,530

45,0

3,60

1,360

546,0

5,0

3,200

1,440

1,760

52,0

3,95

1,490

900,0

5,5

3,610

1,650

1,960

59,0

4,26

1,610

1480,0

6,0

3,980

1,860

2,120

65,6

4,54

1,720

Кремний

16,5

1,5

0,416

0,175

0,241

18,0

1,69

0,798

27,2

2,0

0,682

0,287

0,395

20,4

1,93

0,858

44,8

2,5

1,020

0,430

0,590

23,6

2,21

0,933

73,9

3,0

1,420

0,599

0,821

27,7

2,52

1,030

122,0

3,5

1,860

0,786

1,070

32,8

2,86

1,140

201,0

4,0

2,320

0,985

1,330

38,9

3,22

1,260

331,0

4,5

2,780

1,190

1,590

45,8

3,58

1,400

546,0

5,0

3,220

1,390

1,830

53,1

3,93

1,530

900,0

5,5

3,640

1,600

2,040

60,4

4,25

1,660

1480,0

6,0

4,020

1,800

2,220

67,3

4,53

1,780

Железо

16,5

1,5

0,390

0,178

0,212

19,1

1,32

1,07

27,2

2,0

0,663

0,302

0,361

22,6

1,53

1,21

44,8

2,5

1,030

0,469

0,559

27,2

1,78

1,37

73,9

3,0

1,480

0,675

0,802

33,4

2,07

1,59

122,0

3,5

1,990

0,914

1,080

41,8

2,40

1,86

201,0

4,0

2,560

1,180

1,380

52,5

2,78

2,18

331,0

4,5

3,150

1,460

1,690

65,6

3,17

2,54

546,0

5,0

3,730

1,740

1,990

80,6

3,57

2,92

900,0

5,5

4,300

2,040

2,260

96,3

3,94

3,29

1480,0

6,0

4,830

2,340

2,490

111,0

4,26

3,62

Медь

16,5

1,5

0,380

0,177

0,203

19,3

1,26

1,15

27,2

2,0

0,651

0,304

0,347

23,0

1,47

1,30

44,8

2,5

1,020

0,477

0,543

27,9

1,71

1,50

73,9

3,0

1,480

0,692

0,785

34,7

1,99

1,75

122,0

3,5

2,010

0,943

1,070

43,8

2,32

2,07

201,0

4,0

2,590

1,220

1,370

55,7

2,69

2,45

331,0

4,5

3,210

1,520

1,690

70,4

3,09

2,88

546,0

5,0

3,820

1,830

1,990

87,4

3,49

3,34

900,0

5,5

4,430

2,150

2,280

105,0

3,88

3,78

1480,0

6,0

4,990

2,470

2,520

123,0

4,21

4,19

Олово

16,5

1,5

0,307

0,152

0,155

20,3

1,01

1,59

27,2

2,0

0,558

0,277

0,281

25,0

1,19

1,91

44,8

2,5

0,920

0,458

0,462

31,8

1,41

2,32

73,9

3,0

1,400

0,696

0,702

41,3

1,68

2,85

122,0

3,5

1,980

0,990

0,993

54,6

1,99

3,52

201,0

4,0

2,660

1,330

1,330

72,9

2,34

4,35

331,0

4,5

3,390

1,710

1,680

96,9

2,74

5,32

546,0

5,0

4,170

2,120

2,060

126,0

3,16

6,37

900,0

5,5

4,940

2,540

2,400

158,0

3,56

7,41

1480,0

6,0

5,700

2,990

2,710

189,0

3,92

8,35

Свинец

16,5

1,5

0,210

0,110

0,0998

20,4

0,824

2,26

27,2

2,0

0,415

0,218

0,1970

26,6

0,990

2,88

44,8

2,5

0,733

0,385

0,3480

35,6

1,190

3,70

73,9

3,0

1,190

0,625

0,5620

48,6

1,430

4,77

122,0

3,5

1,780

0,939

0,8400

67,3

1,720

6,13

201,0

4,0

2,500

1,320

1,1800

93,7

2,050

7,81

331,0

4,5

3,330

1,770

1,5600

129,0

2,440

9,78

546,0

5,0

4,250

2,280

1,9700

173,0

2,830

11,90

900,0

5,5

5,210

2,830

2,3800

220,0

3,210

13,90

1480,0

6,0

6,180

3,420

2,7600

267,0

3,550

15,70

СОДЕРЖАНИЕ

1. Средние пробеги нуклонов до ядерного взаимодействия. 1

2. Двойные дифференциальные по энергии и углу вылета распределения вторичных нуклонов в неупругих нуклон-ядерных взаимодействиях. 2

Приложение 1. 2

Приложение 2. 2




Реклама: ;


Самые популярные документы раздела



Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика