不同材料對(duì)空間輻射屏蔽特性的蒙特卡羅模擬研究.pdf

1、空間輻射主要由銀河宇宙輻射、太陽(yáng)粒子事件和范艾倫地球輻射帶組成?？臻g輻射環(huán)境中的質(zhì)子、電子、高能重粒子等射線共同作用在航天器上，會(huì)對(duì)航天器內(nèi)的宇航員和電子器件系統(tǒng)造成嚴(yán)重的影響。當(dāng)宇航員長(zhǎng)時(shí)間工作在空間輻射環(huán)境或進(jìn)行太空行走工作時(shí)，射線穿過(guò)人體組織與組織細(xì)胞發(fā)生相互作用而傳遞能量時(shí)，將會(huì)誘導(dǎo)基因突變，對(duì)人體造成不可修復(fù)的嚴(yán)重?fù)p傷。GEANT4是歐洲核子中心（CERN）開(kāi)發(fā)的一個(gè)用于模擬粒子在物質(zhì)中輸運(yùn)過(guò)程的工具包，可以用來(lái)模擬各種常見(jiàn)的

2、粒子與物質(zhì)的相互作用，是一種常用的功能強(qiáng)大的蒙卡程序。在此我們根據(jù)需要，選擇合適的相互作用過(guò)程和物理模型，并構(gòu)建不同幾何形狀的屏蔽層，以達(dá)到最佳的仿真效果空間輻射環(huán)境。對(duì)各種粒子和射線在不同屏蔽體中的輸運(yùn)過(guò)程進(jìn)行模擬，并計(jì)算屏蔽體后吸收體模型內(nèi)的能量沉積、深度劑量分布、入射的初級(jí)次級(jí)粒子類(lèi)型及能譜等。得到航天員在空間輻射下屏蔽后太空艙內(nèi)的輻射環(huán)境，為進(jìn)一步分析太空艙中宇航員及電子器件的吸收劑量提供模擬數(shù)據(jù)，為保障航天員在軌飛行的人身安全

3、提供數(shù)據(jù)支持。
　　本文使用基于蒙特卡羅方法的GEANT4軟件模擬空間高能1GeV/n56Fe離子入射質(zhì)量厚度為1.35g/cm2的鋁、聚乙烯、碳和水四種屏蔽材料，分析透射屏蔽體的初級(jí)粒子及由屏蔽材料產(chǎn)生的次級(jí)電子、次級(jí)中子、次級(jí)質(zhì)子和次級(jí)γ的能譜，屏蔽體產(chǎn)生的次級(jí)粒子入射水吸收體中的能量沉積及其深度劑量分布。分析產(chǎn)生的次級(jí)重粒子類(lèi)型和能量，比較四種屏蔽材料對(duì)高能56Fe離子的屏蔽性能。
　　結(jié)果發(fā)現(xiàn)：
　　1：對(duì)于空

4、間高能1GeV/n56Fe離子入射質(zhì)量厚度為1.35g/cm2的鋁、聚乙烯、碳和水四種屏蔽材料，聚乙烯材料的對(duì)高能Fe粒子的阻止本領(lǐng)最強(qiáng)，吸收能量最多為2.16×107MeV，初級(jí)粒子穿過(guò)屏蔽材料的能量最小，其次是液態(tài)水屏蔽效果較好，對(duì)高能Fe粒子屏蔽效果最差的為鋁材料，僅吸收能量1.67×107MeV。
　　2：由屏蔽材料產(chǎn)生的次級(jí)粒子中，次級(jí)中子和次級(jí)質(zhì)子的能譜范圍較廣，能量較大，次級(jí)電子和次級(jí)γ射線的能譜相似，主要能量集中在