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

 

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 γ_к, который вычисляют по формуле

                                                                        (2)

где S_к(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 K_n величины плотности  на величину γ_к.

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;

E_min = 1 МэВ, E_max = 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 {x_l} в диапазоне 0 < x < L_max.

3.3. Вычисляют функцию экранированности  в соответствии с пп. 1.3, 1.4 в виде постоянной на отрезке (x_l, x_l+1) функции , где l = 1, ..., L_max.

Ширину интервала Δx_l 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 x_l = 0,5(x_l-1 + x_l) 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

 

СОДЕРЖАНИЕ