Jag försöker uppskatta nödvändiga skärmningsmassor för att upprätthålla en strålningsnivå vid eller under jordens genomsnittliga strålning på 3 mSv per år vid olika jordbanor (LEO, MEO, GEO och 50000 km +).

Ursprungligen Jag omvandlade strålningsuppskattningsmetoden som används för att beräkna den uppskattade mottagna strålningen för apollo-uppdraget för att bestämma den nödvändiga avskärmningen i den högsta (50000 km +) jordbana.

Tyvärr har detta dokument tagits bort.

Så mitt andra tillvägagångssätt är att använda siffror som:

och hitta en doshastighet som upplevs vid den mest intensiva strålningen (i mSv / hr), koppla den till värdet med 3 * 10 ^ 8 [enheter?] och använd sedan de andra 10 ^ x-värdena som en skalningsfaktor för den doshastighet som upplevs vid de banhöjderna i mSv / hr.

Och sedan dela den med de 7 cm vatten som krävs till hälften av strålningen som nämnts av KeithS i detta StackExchange fråga.

Den här metoden

1. Tar dock inte hänsyn till den olika sammansättningen av strålningspartiklar i de olika banorna.
2. Tar inte hänsyn till olika sammansättning av strålningspartiklarna i skärmningseffektiviteten.
3. Tar inte hänsyn till effekterna av Bremzstralung.
4. Är mycket felaktig på grund av felaktiga data (1 statisk bild)
5. Behöver verifiering på enheterna i den använda bilden som datakälla.

Så en 3d-modell som omvandlar strålningsmätningarna till antingen mSv eller Gy till en volym (sfär) med 1 kg material som en funktion av den extra avskärmningsmassan med densitet rho och avskärmning av y gram / cm ^ 2 skulle i hög grad förbättra uppskattningens noggrannhet.

Uppgifterna är tillgängliga som framgår av figurerna, men jag kan inte hitta en sådan modell (jag förstår att den faktiska strålningen är tidsberoende men till och med ett genomsnitt eller en förekomst av data skulle öka uppskattningsnoggrannheten avsevärt.)

Känner du till sådana modeller?

Första iterationslösning: Konvertera till nödvändig skärmningsnivå med:

1. 1 Roentgen = 9.329664 mSv
2. 7 gram avskärmning / cm ^ 2 ger en strålningshalvering
3. 3 mSv / år = mål

Avkastning

• $ {(10 \ cdot 9.33 \ cdot 365 \ cdot 24)} \ cdot {(\ frac {1} {2})} ^ {n_ {worst}} = 3 $
• $ {(1 \ cdot 9.33 \ cdot 365 \ cdot 24)} \ cdot {(\ frac {1} {2})} ^ {n_ {best}} = 3 $

Resulterar i

- $ n_ {worst} = 18.06 -> t_ {worst} = 18.06 \ cdot 7 = 126.5 gram / cm2 $ - $ n_ {best} = 14.8 -> t_ {best} = 14.8 \ cdot 7 = 103,6 gram / cm2 $

Antar guld som ett skärmande material med densitet $ \ rho_ {guld} $ = 19,3 g / cm ^ 3, för 1L-sfären med radie $ (\ frac {4} { 3} \ cdot Pi \ cdot r ^ 3) = 0,001 -> r_v = 0,062035 m = 6,2035 cm $, avskärmningsmassan (-liter oskärmad sfär) blir:

-vårsta fall = $ (\ frac {4} {3} \ cdot Pi \ cdot (r_v + \ frac {t_ {worst}} {\ rho_ {gold}} /) ^ 3) -19.3 = \ frac {4} {3} \ cdot Pi \ cdot (0,062035 + 0,01 \ cdot \ frac {126.5} {1 9.3}) ^ 3) 19300-19.3 = 148,6 kg $

-bäst fallmassa = $ (\ frac {4} {3} \ cdot Pi \ cdot (r_v + \ frac {t_ {bäst}} {\ rho_ {gold}} /) ^ 3) -19.3 = \ frac {4} {3} \ cdot Pi \ cdot (0.062035 + 0.01 \ cdot \ frac {103.6} {19.3}) ^ 3) 19300-19.3 = 106 kg $

Tvivel:

Antagandets giltighet 1, omvandlingen av Roentgen till mSv uppskattas till: 10 till en 100 [Roentgen / timme] = 0,01 till 0,04 Gy / timme enligt van Allen 1958. Där 0,01 till 0,04 Gy / timme skulle konverteras till 0,01 mSv per 10 roentgen i stället för 0,01 mSv per 1 Roentgen som antagits.

Tillämpning av antagande 2: Den nödvändiga skärmningen kommer i verkligheten att optimeras för olika banor eftersom till exempel bremsstraling är effektivast skärmad annorlunda än protonerna med hög energi, vilket ger andra värden än de enkla 7 gram / cm ^ 2.