Не только о лунной афере. ч. 15

[CASTRO]

- Значительно сильнее чем алюминий-

Я правильно понял что и алюминий усиливает поражающее действие, не так сильно как свинец но усиливает?

Какая  (примерно) по вашему  должна быть защита от электрона 100 Мэв?
Толщина алюминия плюс пластик? (или просто алюминия)
Не надо забывать что по легенде НАСА летавшие на Луну получили дозу меньше чем если бы летали всё это время на низкой орбите.
То есть защита была идеальная!

На высоких энергиях - да.

Задача определена не полностью. Всё зависит от того, во сколько требуется ослабить поток.

Тут следует отметить, что 100 МэВ это, всё-таки достаточно высокая энергия для электронов. Таких в радиационных поясах практически нет.

[zzcw]

Это всё сильно зависит от других ограничений - толщина защиты, механическая прочность, теплопроводность, стоимость  и т. д. И от понимания того, куда и насколько мы летим. Для оптимального прохождения радиационных поясов нужна одна защита, для многомесячной кспедиции на Луну - другая. Для полёта на Марс - третья. От этого не только конструкция зависит, но и материалы. Например, Z вольфрама ненамного меньше, чем у свинца, но  от почти вдвое плотнее. А бериллий сильно лучше алюминия. Керамика на основе оксида алюминия тоже компактнее и эффективнее алюминия. А вот в длительный полёт лучше не ставит элементы сильно тяжелее железа - придётся иметь дело с наведённой радиацией.

На самом деле, как я уже говорил, расчёты эти делаются стандартным способом и вполне могут быть выполнены грамотным студентом в качестве дипломной работы. Сложнее с адекватной постановкой задачи.

В любом случае - и для Луны, и для Марса нужна эффективная защита. Чем выше эффективность, тем лучше.
Но на практике то тут, то там вылезают разные ограничения. Чтобы и масса поменьше, и занимаемый объем поменьше, и цена чтобы не зашкаливала. Ведь и из вольфрама можно и из золота можно, но во что это выльется? Растранжиривание ресурсов  - чем не повод для доноса? Вот и использовали свинец. Мягкий при обработке, легкоплавкий, при том с высокой плотностью и совсем недорогой. Будто специально природой предназначенный, чтобы быть использованным для целей радиационной зашиты .

Ливни вторичных частиц образуются в поверхностном слое защиты, в глубине материала "вторичка" (гамма-кванты) эффективно поглощается всё тем же свинцом.

[zzcw]

Теоретизировать на эту тему можно сколько угодно. Можно в замесе использовать вещества с высоким сечением реакций реакций при энергии протонов в некотором диапазоне энергий, можно получать смеси/сплавы из веществ, "оптимальных" для защиты от протонно-нейтронной компоненты в широком спектре. Т.е. ежели речь о "научных изысканиях", то нишу там вполне можно найти и дисер защитить.  По честному. Так ск-ть, "почесать самолюбие".
ТОлько вот практическая польза от такого вот "чесания" может оказаться нулевой.....

Свинец как использовался, так и будет использоваться

[CASTRO]

Ливни вторичных частиц образуются в поверхностном слое защиты, в глубине материала "вторичка" (гамма-кванты) эффективно поглощается всё тем же свинцом.

Истинно так!
Вот только я Вам напомню масштаб: радиационная длина для свинца - 6 мм. Затухать ливень начинает на масштабах 5-10 радиационных длин (продольный размер ливня логарифмически растет с энергией). Поэтому в реальности вариант, когда ливень развился, но затух, нереализуем из-за заведомо большой толщины необходимой защиты.

[CASTRO]

Теоретизировать на эту тему можно сколько угодно. Можно в замесе использовать вещества с высоким сечением реакций реакций при энергии протонов в некотором диапазоне энергий, можно получать смеси/сплавы из веществ, "оптимальных" для защиты от протонно-нейтронной компоненты в широком спектре. Т.е. ежели речь о "научных изысканиях", то нишу там вполне можно найти и дисер защитить.  По честному. Так ск-ть, "почесать самолюбие".
ТОлько вот практическая польза от такого вот "чесания" может оказаться нулевой.....

Голубчик, это всё давным-давно известно. И изыскания эти не имеют отношения к научным. Работа инженеров.

[Olginoz]

Студент может описать любую геометрию. Тут никаких проблем нет.

Сомневаюсь. Упростить может.
Либо у вас гениальные студенты, либо очень хорошее ПО.

[Olginoz]

Голубчик, это всё давным-давно известно. И изыскания эти не имеют отношения к научным. Работа инженеров.

Наконец-то вижу правильное отношение к научным изысканиям. А то любую фигню выдают за научность, и защищают на этом диссертации. Потому не стала ничего писать.

[CASTRO]

Сомневаюсь. Упростить может.
Либо у вас гениальные студенты, либо очень хорошее ПО.

У нас и студенты нормальные, и ПО хорошее.

[Olginoz]

У нас и студенты нормальные, и ПО хорошее.

Это хорошо. 

[CASTRO]

- Значительно сильнее чем алюминий-

Я правильно понял что и алюминий усиливает поражающее действие, не так сильно как свинец но усиливает?

Какая  (примерно) по вашему  должна быть защита от электрона 100 Мэв?
Толщина алюминия плюс пластик? (или просто алюминия)
Не надо забывать что по легенде НАСА летавшие на Луну получили дозу меньше чем если бы летали всё это время на низкой орбите.
То есть защита была идеальная!

Я Вам лучше вот какую картинку покажу:



Это толщина слоя алюминия H,  которая ослабляет дозу от параллельного пучка электронов в 10 см слое за ним в 1000 раз в зависимости от энергии электронов. Для изотропного излучения толщина соответствующая толщина уменьшится раза  в полтора - два.

Большая часть электронов радиационных поясов имеет энергию порядка 100 кэВ, для которых слой тысячекратного ослабления не превышает миллиметра. Кстати, стоит отметить, что, слой, ослабляющий в миллион раз не будет, конечно, равен, двум слоям тысячекратного ослабления.

[zzcw]

Истинно так!
Вот только я Вам напомню масштаб: радиационная длина для свинца - 6 мм. Затухать ливень начинает на масштабах 5-10 радиационных длин (продольный размер ливня логарифмически растет с энергией). Поэтому в реальности вариант, когда ливень развился, но затух, нереализуем из-за заведомо большой толщины необходимой защиты.

А что тогда, если используется не свинец, а дюраль, например? Метрами толщины придется защищаться.

[CASTRO]

А что тогда, если используется не свинец, а дюраль, например? Метрами толщины придется защищаться.

Чтобы полностью поглотить ливень от электронов? Да - метры.

Но тут есть ещё один момент. Значительная разница между радиационной длиной, определяющей масштаб электромагнитного взаимодействия частиц в вещстве и ядерного. Для свинца радиационная доина 5.6 мм, а ядерная - 18 см. То есть тот слой, который полностью поглощает электромагнитный ливень, только начинает генерировать ядерный ливень от протонов ГКЛ.

[zzcw]

Чтобы полностью поглотить ливень от электронов? Да - метры.

Но тут есть ещё один момент. Значительная разница между радиационной длиной, определяющей масштаб электромагнитного взаимодействия частиц в вещстве и ядерного. Для свинца радиационная доина 5.6 мм, а ядерная - 18 см. То есть тот слой, который полностью поглощает электромагнитный ливень, только начинает генерировать ядерный ливень от протонов ГКЛ.

Благо, что высокоэнергетическая компонента ГКЛ невелика, да в РПЗ свыше 100 МэВ-протоны и свыше 10 МэВ электроны "живут" недолго после сильных солнечных вспышек.
А с уровнями ниже лучше всего справляется свинец.

[CASTRO]

Благо, что высокоэнергетическая компонента ГКЛ невелика, да в РПЗ свыше 100 МэВ-протоны и свыше 10 МэВ электроны "живут" недолго после сильных солнечных вспышек.
А с уровнями ниже лучше всего справляется свинец.

Показывал уже... Свинец - это когда давить ниже сотни кэВ. На МэВах свинец плох.

[zzcw]

Показывал уже... Свинец - это когда давить ниже сотни кэВ. На МэВах свинец плох.

Наверное, не очень хорошо показывали. Так и осталось непонятным, почему на МэВах свинец плох.
Если нетрудно, пожалуйста, саму "физику" проблемы.

[CASTRO]

Наверное, не очень хорошо показывали. Так и осталось непонятным, почему на МэВах свинец плох.
Если нетрудно, пожалуйста, саму "физику" проблемы.

Это не Кастро школьную физику забыл. Это Прибавкин никогда не знал физику взаимодействия ионизирующего излучения с веществом.
Более того: Прибавкин по тупости своей начинает, как обычно, лихорадочно читать учебники, не понимая толком, какие учебники ему нужны. 99% книжек по радиационной защите описывают защиту от "бытовой" радиации, где энергии гамма-квантов, электронов, нетронов, протонов и альфа-частиц не превышают 10 МэВ. Невдомёк ему, что на более высоких энергиях картинка меняется не только количественно, но и качественно.

А теперь давайте я Вам расскажу, как всё на самом деле обстоит:

Да, протоны (пока их энергия не превышает нескольких сотен МэВ) легко останавливаются даже небольшим слоем вещества. Самое интересное начинается потом. Энергия протона пошла на ионизацию вещества - на отрыв электронов с атомных оболочек, в основном с нижних. Чтобы заполнить недостачу элетронов на нижних оболочках, тужда сваливаются электроны с более высоких, испуская фотоны. Которые называются характеристическим рентгеновским излучением. Так вот, Прибавкин, когда Вы ставите в защиту материалы с низким атомным номером, это характеристическое излучение лежит в диапазоне единиц кэВ, то есть яволяется очень магким и непроникающим. Оно практически не выходит из защиты, а если и выодит, то не наночит практически никакого ущерба. А вот у свинца К-линия будет почти в 100 кэВ! То есть вместо , в общем-то, ручного протона на входе Вы за свинцоыой защитой получили поток жёсткого рентгена.

С электронами всё ещё хуже. Во-первых, к нему относится всё то же самое, что я сказал про протон, во-вторыз, появляется новый источник геморроя.  Когда энергия электрона превышает некоторую критическую, он начинает тратить энергию не столько на ионизацию, сколько на испускание тормозного излучения. Причём энергия фотонов этого излучения может доходить до энергии самого электрона. При этом сечение этого процесса пропорционально квадрату атомного номера, а критическая энергия - самому атомному номеру. То есть, если, скажем на пути электрона с энергией 10 МэВ стоит 4 сантиметров алюминия (для которого критическая энергия равна 43 МэВа), то электрон там попросту растеряет энергию на ионизацию. Если же там поставить свинцовую защиту (с критической энергией 7.4 МэВ) той же массы (1 см), то с вероятностью 73% электрон испустит жёсткий тормозной фотон. То есть вместо "ручного" электрона на входе со свинцовой защитой Вы огребли на выходе не толкт жёсткий рентген от характеристического излучения, но и жёсткие тормозние гамма-кванты. Причём при некоторих энергиях первычных частиц и толщинах защиты радиационный фон за защитой будет в разы больше, чем вообще без защиты.

[XZ]

Ну, если данные по вспышкам есть, то, конечно, сделать это можно.
Другое дело, какой вывод сделать из этой вероятности.

Вопрос: насколько вспышки случайны, можно ли их предсказать? Очевидно не ваша специальность.
А вывод простой, можно ли отправлять экспедицию или нет. За какой промежуток времени, вероятность получить дозу, несовместимую с жизнью, будет приближаться к 1.

[CASTRO]

Наверное, не очень хорошо показывали. Так и осталось непонятным, почему на МэВах свинец плох.
Если нетрудно, пожалуйста, саму "физику" проблемы.

Ну и еще в довесок картика одна: это ионизационные потери тяжелой релятивистской частицы (для элекстрона масштаб суть иной, но вид такой же)


Видно, что даже если рассматривать просто ионизационные потери, то свинец тормозит частицы хуже, чем легкие материалы.

[XZ]

Касаемо изотопного состава грунта Луны у кого-нибудь есть что сказать? Лунной пылью дышать безопасно? Олежа, пролей свет!

[CASTRO]

Вопрос: насколько вспышки случайны, можно ли их предсказать? Очевидно не ваша специальность.
А вывод простой, можно ли отправлять экспедицию или нет. За какой промежуток времени, вероятность получить дозу, несовместимую с жизнью, будет приближаться к 1.

Про предсказания вспышек - это не ко мне. Это к астрофизикам. 
По поводу дозы - все опять упирается в спектр и защиту.

Единственное, что я могу отметить, для космонавтов вспышка не будет совсем уж неожиданной. С того момента, как на Земле зафиксируют оптическую компоненту излучения, до прихода основной массы заряженных частиц пройдут десятки  минут (во-первых, из-за низкой скорости частиц, во-вторых, из-за того, что их траектория искривлена межпланетным магнитным полем). Тут, в приниципе, можно успеть предпринять какие-то минимальные профилактические действия - уйти с открытой поверхности, ориентировать корабль правильным образом и т. д.