基于MonteCarlo方法的空间辐射环境及人体剂量研究

摘要

空间环境的认知对航空航天事业的发展起着至关重要的作用。本文针对空间辐射环境进行了理论分析，并使用蒙特卡罗方法，对银河宇宙射线及典型太阳质子事件进行了模拟。通过分析常规屏蔽对空间辐射场及人体剂量的影响、屏蔽下的次级粒子产额等，验证了蒙特卡罗工具包Geant4应用于空间辐射防护研究的准确性。模拟同时发现，在常规屏蔽厚度的情况下，对于太阳质子事件，由于其能量主要分布在低能量段（100MeV以下），屏蔽效果随屏蔽厚度的增加明显增大，1g/cm2Al等效厚度屏蔽皮肤剂量可降低至其初始剂量值的8%左右，10g/cm2Al等效厚度的屏蔽可降低至初始剂量值的0.48%左右；而对于银河宇宙射线中的质子、α粒子等，由于其能量范围过大，高能粒子较多，屏蔽层的屏蔽作用并不明显，在浅层组织剂量甚至有所增加。因此在进行航天员空间辐射危险评估中，针对银河宇宙射线中的质子及重离子所可能造成的随机性效应评估将显得特别重要。