Результаты моделирования с постоянным полем

На рисунках показано, как изменяются начальные характеристики первичных частиц космического излучения, долетевших до фантома, в зависимости от величины магнитного поля.








Каждая точка представяет один протон, дошедший до центральной части корабля. По оси X отложен угол θ импульса исходной частицы, а по оси Y -- прицельный параметр, то есть расстояние от центра корабля, на котором прошла бы эта частица, если бы не было корабля и магнитного поля.

На следущем графике изображены энергетический спектр начальных протонов с предыдущих диаграмм. Гистограммы нормированы на 1 первичный фотон.

Следующая группа рисунков аналогична предыдущей, но здесь показаны в том числе и первичные частицы, которые сами не долетели до фантома, но вызывали в нем энерговыделение за счет вторичного излучения.









Результаты моделирования с зеркальным полем

Первичное излучение










Первичное+вторичное










Поглощение нейтронов слоем кадмия

Для определения степени эффективности уменьшения нейтронного поля внутри объема космического аппарата при использовании поглотителей нейтронов был проведен расчет зависимости эквивалентной дозы, полученной в фантоме, от толщины слоя кадмия. Стенка космического корабля состояла таким образом из слоя алюминия толщиной 3 см и слоя кадмия, толщина которого менялась от 0 до 4 см.

Зависимость нейтронной части эквивалентной дозы от толщины кадмия

Зависимость суммарной эквивалентной дозы (от всех частиц) от толщины слоя кадмия

Зависимость нейтронной части эквивалентной дозы от магнитного поля

Для сравнения приводится график, характеризующий влияние величины магнитного поля*) на выход нейтронов.

Зависимость суммарной эквивалентной дозы от величины магнитного поля


*)Здесь и в следующем разделе расчеты магнитной защиты выполнены в предположении |B(r)| = const, направление поля не зависит от z.

Суммарные дозы от первичного и вторичного излучения

Характеристикой того, насколько действенной является магнитная защита, является приводимая ниже зависимость эквивалентной дозы в фантоме от величины магнитного поля.

Эквивалентная доза от первичных частиц космических лучей

Эквивалентная доза от частиц вторичного излучения

Сравнение пакетов адронных процессов GEANT4

Для расчетов защиты при энергии частиц несколько ГэВ/нуклон рекомендуется использование пакетов QGSP_BERT_HP и QGSP_BIC_HP.

QGSP_BERT. Like QGSP, but using Geant4 Bertini cascade for primary protons, neutrons, pions and Kaons below ~10GeV. In comparison to experimental data we find improved agreement to data compared to QGSP which uses the low energy parameterised (LEP) model for all particles at these energies. The Bertini model produces more secondary neutrons and protons than the LEP model, yielding a better agreement to experimental data.

QGSP_BIC. Like QGSP, but using Geant4 Binary cascade for primary protons and neutrons with energies below ~10GeV, thus replacing the use of the LEP model for protons and neutrons In comparison to teh LEP model, Binary cascade better describes production of secondary particles produced in interactions of protons and neutrons with nuclei.

Сравнение величины эквивалентной дозы в фантоме (нормированной на число первичных частиц) при использовании этих пакетов:



Updated: