автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Исследование нуклонного компонента вторичных космических лучей как источника радиационного загрязнения верхней и нижней тропосферы

На правах рукописи

Салагаева Анжелика Валериевна

ИССЛЕДОВАНИЕ НУКЛОННОГО КОМПОНЕНТА ВТОРИЧНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ КАК ИСТОЧНИКА РАДИАЦИОННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВЕРХНЕЙ И НИЖНЕЙ ТРОПОСФЕРЫ

05.11.13 - приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов

и изделий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1

Красноярск -2011

4 ДПР 2011

4844001

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Красноярском научном центре Сибирского Отделения РАН

Научный руководитель доктор физико-математических наук, профессор

Хлебопрос Рем Григорьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кашкин Валентин Борисович

кандидат физико-математических наук Васильев Юрий Владимирович

Ведущая организация: Сибирский государственный аэрокосмпческий

университет им. акад. Решетнева М.Ф.

Защита состоится «22» апреля 2011 года в //часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.099.05в Сибирском федеральном университете по адресу: 660074, Красноярск, ул.Киренского, 26, ауд. УЖ 1-15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского федерального университета по адресу: 660074, Красноярск, ул.Киренского, 26, Г 2-74.

Автореферат разослан «// ¿УУ^года.

Ученый секретарь диссертационного совета

9

О.В .Непомнящий

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Интерес к пространственному распределению вторичных космических лучей как эколого-инженерная задача прежде всего связан с проблемами радиационной безопасности при полярных и приполярных перелетах.

Известно, что некоторые трассы межконтинентальных перелетов (Колтунов Я.И., 2007 г.) проходят вблизи северной полярной области. Эта область наименее защищена от вторжения энергичных частиц, и поэтому во время солнечных вспышек опасность радиационного облучения экипажа и пассажиров возрастает. Солнечные вспышки увеличивают дозы радиации на высотах, где проходят трассы пассажирских самолётов, в 20 - 30 раз. Так, во время гигантской солнечной вспышки 23 февраля 1956 г. (Дорман Л.И., Смирнов B.C., Тяс-то М.И., 1971 г.) мощность дозы возросла в 45 раз, а во время вспышки 6 апреля 2010 года - в сто раз (по данным российской орбитальной обсерватории "Тс-сис", спутник "Коронас-Фотон", 2010 г.). В настоящее время экипажи некоторых авиалиний предупреждают о начале солнечных вспышек. Так, во время сильнейшей вспышки в ноябре 2003 года экипаж авиакомпании "Дельта" рейса Чикаго - Гонконг вынужден был скорректировать маршрут в область более низких широт. Европейский Союз принял закон, согласно которому беременным женщинам-пилотам самолетов запрещается налёт часов с суммарной эквивалентной дозой радиации более 1,6 мЗв в год (постановление (ЕС) № 785/2004 от 21 апреля 2004 года).

Тем не менее, вопрос о радиационной безопасности при полетах в области высоких широт до последнего времени не подвергался серьезному научному исследованию. Исключением стали исследования влияния солнечных космических лучей на радиационную безопасность при космических полетах, при этом принимали во внимание только общеионизующий компонент (H.J. Shaefer, J.I. Vette, R.W. Löwen, at. ol, 1966; J.W. Haffner, R.C. Savin, J.M. Deerwester, A.C. Mascy, 1967; Л.И. Дорман, Л.И. Мирошниченко, 1968).

Особую актуальность приобретает исследование влияния вторичных нейтронов на естественный радиационный фон Земли в периоды максимальной солнечной активности, т.к. нейтроны наиболее активно взаимодействуют с ядрами атомов воздуха. Так, эквивалентная доза, получаемая полубесконечным слоем биологической ткани толщиной 20 см при облучении его изотропным потоком нейтронов на уровне моря, равна 162±5 Зв/год (J.I. Vettc, 1966) , что приблизительно составляет 50% от общего радиационного фона Земли. Более того, вторичные нуклоны, в отличие от общеионизующего компонента вторичных космических лучей, обладают значительным широтным эффектом (С.Н. Верное, Л.В. Границкий, 1970; Л. И. Дорман, 1975) - максимальная интенсивность вторичных нуклонов приходится на полярные широты. Для вторичных нуклонов эффект солнечной модуляции в сотни раз больше, чем для общеионизующего компонента (электронов и мюонов), т.е. интенсивность вторичных нуклонов во время солнечных вспышек увеличивается в десятки раз (во

время некоторых вспышек - в сотни), соответственно увеличивается и уровень естественного радиационного фона Земли.

Таким образом, актуальным является разработка новых методов вычисления и контроля вариаций интенсивности вторичных космических лучей, а также методов оценки превышения уровня предельно допустимой дозы (ПДД) облучения.

Цель работы. Разработка метода вычисления интенсивности вторичных космических лучей, позволяющего контролировать динамику их распределения в атмосфере Земли с использованием глобальной сети нейтронных мониторов.

Задачи исследования.

1. Обобщить данные натурных измерений интенсивности вторичных космических лучей, полученные с использованием нейтронных мониторов и полупроводниковых детекторов в пунктах с разными значениями географических широты, долготы и высоты над уровнем моря, и провести качественный анализ физических явлений, лежащих в основе взаимодействия нуклонов с ядрами атомов атмосферных газов.

2. Разработать метод вычисления интенсивности вторичных космических лучей, основанный на применении теории вероятности и метода коэффициентов связи, для получения широтного, долготного и высотного распределений вторичных нейтронов и электронов в атмосфере Земли.

3. Посгроить математическую модель пространственного распределения вторичных нейтронов и электронов для нижней и верхней тропосферы в периоды минимальной и максимальной солнечной активности.

4. На основе математической модели пространственного распределения вторичных нейтронов и электронов в нижней и верхней тропосфере построить пространственное распределение их биологической эквивалентной дозы в зависимости от циклов солнечной активности.

5. На основе полученных результатов оценить возможность применения современных нейтронных мониторов для контроля вариаций естественного радиационного фона верхней тропосферы.

Объект исследования. Вторичные космические лучи (преимущественно нейтроны), которые генерируются первичными протонами при взаимодействии с ядрами атомов атмосферных газов (в основном с ядрами азота).

Предмет исследования. Оценка, контроль и пространственное распределение уровня мощности естественного радиационного фона планеты в различные периоды солнечной активности.

Методы исследования. Поставленные задачи решены современными методами вычислительной математики с использованием вероятностного подхода и метода коэффициентов связи согласно теории марковских процессов. При разработке математической модели использовался алгоритмический язык С++ и пакет программ МаЙаЬ 6.5.

Достоверность научных положений, результатов и выводов, содержащихся в диссертационной работе, защищенная приоритетом авторских публикаций, подтверждается корректным использованием теории марковских про-

цессов, методов солнечно-земной физики и сравнении полученных результатов с известными экспериментальными данными (С.Н. Вернов, Л.В. Границкий, 1970; М. Лонгейср, 1985; A.B. Белов, Л.М. Байсултанова, Е.А. Ерошенко, 2007).

На защиту выносятся:

1. Научно обоснованный новый метод вычисления интенсивности вторичных космических лучей.

2. Научно обоснованная математическая модель пространственного распределения интенсивности вторичных космических лучей.

3. Научно обоснованные результаты исследования влияния солнечной активности на распределение интенсивности вторичных нейтронов и электронов.

Научная новизна работы.

1. Выявлен доминирующий вклад вторичных нейтронов в естественный радиационный фон Земли и их решающий вклад в превышение ПДД облучения экипажа и пассажиров при межконтинентальных перелетах.

2. Разработан новый метод расчета интенсивности пространственного распределения вторичных нейтронов, основанный на синтезе вероятностного подхода и метода коэффициентов связи, позволяющий получить аналитические решения для пространственного распределения интенсивности вторичных нейтронов, которые не всегда возможно получить методом решения уравнений переноса, особенно для атмосферы.

3. Выявлены географические зоны, в которых ПДД облучения для экипажа и пассажиров летательных аппаратов при максимальной солнечной активности превышена в десятки и сотни раз.

Практическая значимость работы. Разработанный метод вычисления интенсивности вторичных космических лучей (преимущественно нейтронов) позволяет экстраполировать результаты наземных измерений посредством глобальной сети нейтронных мониторов для различных высот над уровнем моря, в том числе и на высоты, где проходят трассы приполярных и полярных перелетов. Построенная математическая модель пространственного распределения вторичных космических лучей позволяет выявлять географические области и временные интервалы, представляющие значительную радиационную опасность для пассажиров и экипажей самолетов.

Предлагаемая математическая модель пространственного распределения вторичных космических лучей может быть использована для оценки эффекта солнечной модуляции уровня радиационной дозы при максимуме солнечной активности.

Для контроля вариаций радиационного фона в нижней и верхней тропосфере высоких широт в разные фазы солнечной активности рекомендуется использовать глобальную сеть нейтронных мониторов, расположенных в разных участках планеты. Предлагаемый метод позволяет существенно расширить спектр возможностей существующей в настоящее время глобальной сети нейтронных мониторов.

Теоретическая значимость работы. Разработан новый метод вычисления интенсивности пространственного распределения вторичных космических лу-

чей, позволяющий контролировать естественный радиационный фон атмосферы с помощью глобальной сети нейтронных мониторов. К достоинствам предложенного способа следует отнести существенное упрощение вычислительных процедур в сравнении с методом, основанным на решении уравнений переноса. На основе разработанного нового способа вычисления интенсивности вторичных нейтронов и электронов построена математическая модель их пространственного распределения в нижней и верхней тропосфере.

Личный вклад автора. Автором лично разработан на основе обобщения материала натурных измерительных данных новый метод вычисления интенсивности вторичных нейтронов для контроля естественного радиационного фона верхней тропосферы с применением глобальной наземной сети нейтронных мониторов, построена математическую модель пространственного распределения вторичных частиц в нижней и верхней тропосфере для различных циклов солнечной активности, и на основе построенной им математической модели выявлены географические зоны со значительным превышением ПДД для пассажиров и экипажей самолетов.

Использования результатов работы. Результаты диссертационной работы используются в составе информационно-измерительного комплекса наземной сети нейтронных мониторов НИИЯФ г. Новосибирск, МГУ, г. Москва и др. для ядерно-физических исследований космических лучей, и могут быть использованы для измерения интенсивности нейтронных потоков в атмосфере и обеспечения радиационной безопасности российскими и зарубежными авиакомпаниями при полетах в приполярных и полярных широтах. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе ГОУ ВПО Сибирский аэрокосмический университет им. М.Ф. Решетнева при подготовке студентов специальности 010400 по курсу «Ядерная физика».

Апробация результатов. Основные результаты работы были представлены на Научных конференциях аспирантов и молодых ученых-физиков (Красноярск, 2005, 2007); Международной конференции «Решетневские чтения» (Красноярск, 2007); Конференции молодых ученых (Красноярск , 2009), V северном социально-экологическом конгрессе (Москва, 2009); Международной конференции «Ресурсная экономика, изменение климата и рациональное природопользование» (Красноярск, 2009); Всероссийской ежегодной конференции по физике Солнца «Год астрономии: солнечная и солнечно-земная физика 2009», (Санкт-Петербург, 2009); VII Международной конференции «Ядерная и радиационная физика» (Алматы, Казахстан, 2009); Международном симпозиуме по нанотехнологиям и освоению космического пространства (Хьюстон, США, 2009); Симпозиуме с международным участием «Сложные системы в экстремальных условиях» (Красноярск, 2010).

Публикации. По материалам диссертации работы опубликовано 11 работ, в том числе 2 статьях в изданиях, рекомендованных ВАК, 9 - в материалах и трудах конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа из-

ложена на 101 странице машинописного текста, содержит 32 рисунка и 11 таблиц. Список цитируемой литературы включает 116 источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение. Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируются цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость результатов работы, выносимых на защиту, дается краткое описание работы.

Первая глава. В первой главе приводится обзор литературных данных по исследованию вторичных космических лучей, преимущественно нейтронов. Известно, что пространственное распределение вторичных нейтронов может быть найдено как решение уравнения переноса (Л.И. Дорман, 1975; В.А. Наумов, A.A. Качанов, Т.С. Синеговская, С.И. Синеговский, 2006; А. В. Нифанова, 2008). Точное решение этого уравнения возможно только в нескольких случаях. В данной работе предполагается, что процесс соударения первичного протона с ядром атома воздуха является случайным марковским процессом - первичный протон «не помнит» предыдущего столкновения.

Вторая глава. Во второй главе анализируется взаимодействие вторичных космических лучей с ядрами атомов атмосферных газов. Вводится функция ЧЧ*), где х - атмосферное давление на данной высоте h над уровнем моря (х=хйexp(-h/H)), характеризующую вероятность к-го столкновения первичного нуклона с ядрами атомов атмосферного газов. Тогда вероятность к-го столкновения первичного нуклона с ядром атомов воздуха будет:

М*-1УехрГя

(1)

Вероятность прохождения частицы от уровня х до уровня х0 без распада и захвата дается функцией <р (х0, х) где Е,,- энергия нейтрона. Для нейтрона ф (х0, х, £■„), равна:

= (2)

Интегрируя произведения (1) и (2), находим интенсивность вертикального потока нейтронов, генерированных в к столкновении:

Полная интенсивность будет:

г

X

— +

£

где 0(£) - параметр взаимодействия, который, согласно современным представлениям (А.А Качанов, 2006), для нейтронов равен й(Еп)= Е~а\а = \%(Ев1 Е„); Е - энергия нейтрона к-то поколения; £'0=1 МэВ. График зависимости интенсивности высокоэнергичных нейтронов от высоты, рассчитанной согласно (3), представлен на рис. 1

ю'

данные натурных нзмерешш

расист согласна (3)

0 2 4 б 8 10 12 14 16 18 20

высота, км

Рис. I. Высотное распределение интенсивности вторичных нейтронов с энергией 26 МэВ, рассчитанной по (3), и экспериментальным данным.

Из сопоставления расчетов, выполненных высотно-каскадным методом (3) по натурным измерениям (М. Лонгейр, 1985), следует, что высотно-каскадным методом можно адекватно описывать высотное распределение нейтронов.

Аналогичным способом рассчитывается интенсивность мюои в и электронов. Число р-мезонов , родившихся в слое х,,х, +Л, равно числу распавшихся л-мезонов в этом слое:

(5а)

j,ÁE.>x 2) =

A-(k-\).

T-exp

1 + k--

(56)

где be =115 (ГзВ) - постоянная распада к-мезонов; £„- энергия мюона на уровне регистрации; а~2,5 МэВ см2/г - эффективная скорость энергетических потерь для области низких энергий (до 200 ГэВ); р(х) - плотность воздуха на уровне с давлением х.

Вероятность прохождения мгоонов от уровня с давлением л'2 до уровня регистрации ха без распада и захвата:

<P„(X2'X)= СХ Р

■м-

dx

1

' 1р{х)Е„-а{х-хг), Предварительный расчет для мюонов дает

(6)

А,

(k- 1)

\ + к--

■у

к +

I ЕЛхУ*.

О)

где у

Е (х)'Л

неполная гамма-функция.

Пространственное распределение вторичных нуклонов найдено методом коэффициентов связи.

Коэффициенты связи определяются выражением:

(8)

где 0(1{) - дифференциальный спектр первичного потока; т'(Я^с) - интегральная кратность для числа частиц типа /, образованных от одной, вошедшей в атмосферу первичной частицы в пункте с жесткостью /? па уровне х. Коэффици-

енты связи можно определить по геомагнитным эффектам, в частности, по зависимости интенсивности космических лучей от геомагнитной жесткости обрезания;

(9)

J КR,xJ 8R

Из (8) следует, что

f{R,x) = -f(R,x)-¡<o'{R,x)dR. (10)

JI.B. Границким предложено следующее выражение для коэффициентов связи:

a'{R,x)=a y-R1' ехр(-а у Лг) (И)

При подстановке (11) в (10) и интегрировании получается:

f{R,x) = j;t(Rli,xa)-cxP(-a-R'\ (12)

где а, у - коэффициенты, не зависящие от /?; а =0,003729943, у ,924027991.

Функция (11) удовлетворяет следующим условиям:

имеет плато, потом убывает и при R—>оо стремится к нулю;

имеет одну точку перегиба;

удовлетворяет условию нормировки:

)<a'(R,x)dR = \. (13)

о

Объединяя (12) с выражением для высотного распределения нейтронов (4), можно получить выражение пространственного распределения вторичных потоков космических лучей:

■) *»-■) ""И'"*«*'»- 04)

При подстановки (14) в выражения для геомагнитной жесткости R = 15 ■ cos4 (Д(<г>, I//)) - {l - (cos(f/>„) ■ cos(<p) ■ cos(^ - y/„) + sin(^„) • sin(^j))" J (15)

получается окончательный результат:

),,.„ (h,<P,v) =

2к

x„ • схр

h H

дг„ • exp -

1 +

Н

i ■ к)

D(E„)>

: exp

■ a(l5 ■ (l - (cos(^J cos(^)-cos(^ -y/a)+ sin^J-sin(<p))2)") j, (16)

где ф - географическая широта; v|/ - географическая долгота; ф0=82,070 Л'; Ч/о=114,04° W\ <ро=64,30° S- v|/0= 137,42° W\ /7=7,457 км; h - высота (км). Соответствующие результаты математического моделирования пространственного распределения вторичных космических лучей при минимальной солнечной активности, выполненного в пакете Matlab 6.5, представлены на рис. 2. - рис. 3.

Рис. 2 Пространственное распределение вторичных нейтронов при минимальной солнечной активности в северном (верхний рисунок) и южном (нижний рисунок) полушариях

Рис 3 Пространственное распределение электронов при минимальной солнечной активности в северном (верхний рисунок) и южном (нижний рисунок) полушариях

Из рис. 2 видно, что «широтный эффект» наиболее ярко выражен в северном полушарии, где его амплитуда достигает 50%. В южном полушарии амплитуда «широтного эффекта» гораздо меньше - всего 10%. Вопреки утверждениям Л.И. Дормана (Л.И. Дорман, 1975), для вторичных электронов наблюдается значительный «широтный эффект» (рис. 3): электроны с малыми энергиями практически не проникают в область низких широт как в северном, так и в южном полушарии.

Нуклон ный компонент можно регистрировать с помощью пропорциональных счетчиков, наполненных трехфтористым бором, обогащенным изотопом В"', взаимодействие которого с нейтронами приводит к реакции: В^ + п^-^ + Не*. В результате этой реакции освобождается энергия около 2,5 МэВ, причем на долю а-частицы приходится около 1,6 МэВ, а на долю ядра и] - 0,9 МэВ. Обе частицы разлетаются в противоположных направлениях и образуют при полном использовании пробега около 80000 пар ионов. Благодаря тому, что фтористый бор принадлежит к гасящим газам, счетчик работает стабильно при коэффициенте усиления, достигающем нескольких тысяч.

С 1990 года счетные трубки нейтронных мониторов заполняют газом 3Не вместо ВР?. 3Не-счетчики имеют более простую конструкцию.

Еще одним преимуществом 3Не как счетного газа является то, что счетная трубка может работать на гораздо более высоком давлении газа и с напряжением менее 1500 В. При более высоком давлении в счетном газе может быть достигнута большая эффективность обнаружения в единице объема.

Хотя счетчики на основе реакций с трехфтористом бором являются наиболее эффективными для обнаружения тепловых нейтронов за счет обратной зависимости сечения взаимодействия от скорости, быстрые нейтроны могут быть обнаружены путем окружения счетных трубок замедляющими материалами, содержащими водород, например парафином или полиэтиленом. На рис. 4 представлен внешний вид нейтронного монитора.

Рис. 4 Схематический вид нейтронного монитора

Третья глава. Третья глава посвящена исследованию вариаций космических лучей. Вторичные космические лучи, как и первичные, подвержены 11 -летней солнечной модуляции. Наиболее ярко солнечная модуляция проявляется у вторичных нейтронов, т.к. нуклонный компонент обладает наибольшим широтным эффектом. Для ионизующего компонента вторичных космических лучей эффект солнечной модуляции практически незаметен. Вторичные нейтроны, в отличие от первичных космических лучей, находятся в антикорреляции с солнечной активностью. Следовательно, во время солнечной вспышки интенсивность вторичных нейтронов резко возрастает. Это обусловлено следующими причинами. В результате рассеяния галактических космических лучей на магнитных неодиородностях большая часть первичного космического излучения не проникает в Солнечную систему, и спектр жесткостей D(R) претерпевает изменение. Геомагнитный порог в период максимума солнечной активности уменьшается, что открывает доступ малоэнергетичным частицам к поверхности Земли. Вероятность избежать взаимодействия при прохождении от уровня с давлением х до уровня с давлением х0 также увеличивается, т.к. возрастает длина пробега до поглощения. Для количественной оценки эффекта солнечной модуляции использован метод коэффициентов связи (Л.И. Дорман. 1975; A.B. Белов, J1.M. Байсултанова, Е.А. Ерошенко, 2004).

Как было упомянуто выше, солнечная модуляция вторичных нейтронов обусловлена вариациями первичного спектра жесткостей О(К), геомагнитного порога и атмосферного давления. Для учета влияний этих вариаций Л.И. Дор-маном (Л И. Дорман, 1975) предложен метод переменных коэффициентов связи. При определении 5у'(Л)//'(Л) используются коэффициенты связи, включая первичный спектр, возмущенный 11 -летними вариациями:

Если аппроксимировать энергетический спектр вариаций первичных космических лучей в виде прямоугольника:

8Я 0,/?>/?,„„ ]

а вариации спектра геомагнитной жесткости в виде и проинтегрировать (16), то можно получить:

-,««/(/?.*)• (19)

]

'(Л,х) х ' ^ О(К)

Результаты математического моделирования в программе МаИаЬ 6.5 пространственного распределения вторичных нейтронов во время солнечной вспышки в мае 2007 г. представлены на рис. 5.

Из рис. 5 видно, что эффект солнечной модуляции для вторичных нейтронов наиболее ярко проявляется в области средних и высоких широт. При этом в южном полушарии «широтный эффект» выражен менее ярко, как и при минимальной солнечной активности. Эффект солнечной модуляции для ионизующего компонента рассчитывается аналогично эффекту модуляции для нуклон-ного компонента, но, в отличие от нейтронов, интенсивность электронов во время солнечной вспышки возрастает всего на порядок.

Четвертая глава. В четвертой главе рассматриваются вопросы радиационной безопасности при межконтинентальных перелетах. Связь между интенсивностью нейтронов и мощностью поглощенной дозы находится следующим образом:

Б = 1,6 ■ 10 10 -Е-N-сг. • ){<р, у/, И). (20)

Для общеиопизующего компонента мощность поглощенной дозы будет

£) = 1,610'!"-ЕИ-И-а, ■

(21)

где О - мощность поглощенной дозы (мкГр/ч); а,- сечение взаимодействия;^, -интенсивность /-го компонента; ф, ф, Ь - географические широта, долгота и высота, соответственно; Е-энергия частицы; Е/Ь- линейные потери энергии.

Рис. 5 Относительная вариации интенсивности (%) вторичных нейтронов при максимальной солнечной активности (вспышка в мае 2007 г.) в северном (верхний рисунок) и южном (нижний рисунок) полушарии

Эквивалентная доза Н определяется как поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент А-для данного вида излучения:

Н = кй. (22)

Зная пространственное распределение нейтронов, легко получить количественную оценку мощности радиационной дозы. Пространственное распределение мощности поглощенной дозы соответствует распределению вторичных нейтронов. На рис. 6 представлено высотное распределение эквивалентной дозы при минимальной и максимальной солнечной активности. Видно, что во время сильнейшей солнечной вспышки, которая произошла в мае 2007 г., эквивалентная доза превзошла на высоте 12 км ПДД в сотни раз. В период минимальной солнечной активности эквивалентная доза от нейтронов превышает ПДД всего в 1,5-2 раза. Ниже на рис. 7 представлены результаты математического моделирования пространственного распределения эквивалентной дозы при мини-

малыгой и максимальной солнечной активности для северного и южного полушарий, выполненного в пакете МаЙаЬ 6.5.

ю'

10

нуклоны, вспышка нуклоны

ПДД1

ПДД

общ. ион. и фотоны

б 8 10 12 14 16 18

высота, км

Рис. 6 Высотное распределение эквивалентной дозы для нуклонов и общеионизующего компонента. ПДД соответствует 5,7 мкЗв/час. ПДД 1 (для беременных женщин) - 1 мкЗв/ч

40

широта, град

10

высота, км

Рис. 7 Пространственное распределение эквивалентной дозы при минимальной солнечной активности в северном (верхний рисунок) и южном (нижний рисунок) полушариях

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработан новый метод расчета интенсивности вторичных космических лучей на основе марковских процессов и коэффициентов связи.

2. Построено планетарное распределение интенсивности вторичных потоков космических лучей и биологической эквивалентной дозы облучения при минимальной и максимальной солнечной активности.

3. Показано, что вторичные нейтроны вносят наибольший вклад в естественный радиационный фон Земли в полярных широтах (60-90° N., 65-90° - 504. Предложен метод оценки вклада нуклонного компонента в естественный

радиационный фон планеты для высоких широт на разных высотах в режиме реального времени, используя имеющуюся в настоящее время наземную сеть нейтронных мониторов.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИСЕРТАЦИИ

Публикации в журналах ВАК

1. Салагаева, A.B. Планетарное распределение вторичных нейтронов и радиационная безопасность при межконтинентальных перелетах / В.М. Владимиров, Л.В. Границкий, A.B. Салагаева, Р.Г. Хлебопрос // Инженерная экология. - 2009. - № 4. - С. 33-48.

2. Салагаева, A.B. Предотвращение воздействия глобального потепления в результате изменения альбедо / A.B. Салагаева, Р.Г. Хлебопрос // Инженерная экология. - 2009. -№4. - С. 8-18.

Прочие публикации

3. Салагаева, A.B. Вторичные частицы в протонной терапии / H.H. Гурова, A.B. Салагаева, Р.Г. Хлебопрос // Материалы VII Международной конференции Ядерная и радиационная физика. - 2009. - С. 200-202

4. Салагаева, A.B. Планетарное распределение вторичных космических лучей / A.B. Салагаева // Материалы XI Междунар. научной конф. Решстнсвские чтения. - 2007. - С. 294-295.

5. Салагаева, A.B. Планетарное распределение вторичных космических лучей / A.B. Салагаева // Материалы XXXVI научной конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. - 2007. - С.45-49.

6. Салагаева, A.B. Планетарное распределение вторичных космических лучей / A.B. Салагаева // Материалы конференции молодых ученых. - 2009 -С. 47-52.

7. Салагаева, A.B. Планетарное распределение вторичных нейтронов / A.B. Салагаева // Материалы пятого северного социально-экологического конгресса. - 2009. - С. 10-14.

8. Салагаева, A.B. Альтернативные решения проблемы глобального изменения климата / A.B. Салагаева, Р.Г. Хлебопрос // Материалы Всероссийской ежегодной конференции по физике Солнца. - 2009, - С. 8-12.

9. Салагаева, A.B. Вторичные сверхбыстрые частицы в протонной терапии / A.B. Салагаева // Материалы Всероссийской медицинской конференции. -2009. - С. 204 - 206.

10. Salagaeva, A.V. Spatial distribution of secondary neutrons / Graniczkiy L.V., Khlebopros R.G., Salagaeva A.V., Vladimirov V.M. // Доклад на Международном симпозиуме но нанотехнологиям и освоению космического пространства.-2009.-С. 100-104.

П. Салагаева, A.B. Влияние солнечной активности на генерацию импульсов радиоволн земной коры / Забродин С. М., Перетокин С. А., Салагаева А. В., Сибгатулин В.Г. // Тезисы доклада на симпозиуме с международным участием конференции "Сложные системы в экстремальных условиях" - 2010. -С. 25-26.

Бумага офсетная. Печать плоская. Тираж 100 экз.

Отпечатано в типографии «ГОРОД», г. Красноярск, ул. 2-ая Брянская, 59/6

Введение.

1 Космические лучи: основные сведения.

1.1 Основные свойства космических лучей.

1.2 Краткая история изучения космических лучей.

1.3 Определение интенсивности вторичных космических лучей.

2 Вторичные космические лучи.

2.1 Вероятностно-каскадный метод вычисления интенсивности вторичных нейтронов.

2.1.1 Основные положения вероятностно-каскадной модели21;2.1.2 Приблизительные расчеты интегральной кратности21; 2.1.3 Вычисление интенсивности вторичных нейтронов 22; 2.1.4Геофизический эффект 25; 2.1.5Методы регистрации нуклонного компонента 32.

2.2 Р-мезоны.

2.2.1 Вычисление интенсивности я-мезонов 39; 2.2.2Взаимодействие с веществом41;

2.2.3 Методы регистрации 42.

2.3 Общеионизующий компонент (мюоны и электроны).

2.3.1 Интенсивности мюонов и электронов 44; 2.3.2Аппроксимация широтных ходов и коэффициентов общеионизующего компонента по данным широтныхизмерений47;

2.3.3 Взаимодействие с веществом 51; 2.3.4Методы регистрации55.

2.4 Гамма-кванты.

2.4.1 Интенсивность гамма-квантов 56; 2.4.2 Взаимодействие с веществом56; 2.4.3 Методы регистрации

3 Вариации космических лучей.

3.1 Основные понятия и классификация вариаций космических лучей.

3.1.1 Основные понятия и классификация вариаций космических лучей без учета интерференционных эффектов59; 3.2.2 Типы вариаций космических лучей 60.

3.2 О природе вариаций космических лучей.

3.2.1Два класса вариаций космических лучей 65; 3.2.2 Вариации космических лучей атмосферного происхождения 65;3.2.30 природе вариаций космических лучей геомагнитного происхождения 66.

3.30 природе внеземных вариаций космических лучей.

3.3.1 Три класса вариаций космических лучей68;3.3.2 Первый подкласс — модуляция галактических космических лучей в межпланетном пространстве 70; 3.3.3 Второй подкласс -генерация и распространение солнечных космических лучей 75; 3.3 4 Солнечная модуляция 75.

3.4 Основы метода коэффициентов связи.

3.4.1 Коэффициенты связи для различных случаев регистрации космических лучей 83;

3.4.2 Изменение коэффициентов связи с изменением солнечной активности 84.

4 Космические лучи и радиационная безопасность.

4.1 Дозиметрия ионизирующих излучений.

4.2 Вторичные космические лучи и радиационная безопасность.

4.3 Биологическое воздействие нейтронов

Объект исследования и актуальность темы. Интерес к пространственному распределению вторичных космических лучей, прежде всего, связан с проблемами радиационной безопасности при межконтинентальных перелетах.

Известно, что некоторые трассы межконтинентальных перелетов проходят [1] вблизи северной полярной области. Эта область наименее защищена от вторжения энергичных частиц, и поэтому во время солнечных вспышек опасность радиационного облучения экипажа и пассажиров возрастает. Солнечные вспышки увеличивают дозы радиации на высотах, где проходят трассы пассажирских самолётов, в 20 — 30 раз [2]. Так, во время гигантской солнечной вспышки 23 февраля 1956 г. [3] мощность дозы возросла в 45 раз, а во время вспышки 6 апреля 2010 года — в сто раз[4]. В настоящее время экипажи некоторых авиалиний предупреждают о начале солнечных вспышек. Так, во время сильнейшей вспышки в ноябре 2003 года экипаж авиакомпании "Дельта" рейса Чикаго-Гонконг вынужден был скорректировать маршрут в область более низких широт. Европейский Союз принял закон, согласно которому беременным женщинам—пилотам запрещается налёт часов с суммарной эквивалентной дозой радиации более чем 1,6 мЗв в год [2].Таким образом, разработка нового способа вычисления и метода контроля вариаций интенсивности вторичных космических лучей и оценка уровня предельно допустимой дозы (ПДД) облучения является актуальной инженерно—экологической задачей.

Тем не менее, вопрос о радиационной безопасности при полетах в области высоких широт до последнего времени не подвергался серьезному научному исследованию. Исключение составляют исследования влияния солнечных космических лучей на радиационную безопасность при космических полетах, при этом принимали во внимание только общеионизующий компонент [5—13]. Особую актуальность приобретает исследование влияния вторичных нейтронов на естественный радиационный фон Земли в периоды максимальной солнечной активности, т.к. нейтроны наиболее активно • взаимодействуют с ядрами атомов воздуха. Так, эквивалентная доза, получаемая полубесконечным слоем биологической ткани толщиной 20 см при облучении его изотропным потоком нейтронов на уровне моря, равна 162±5 Зв/год [14-17] , что приблизительно составляет 50% от общего радиационного фона Земли. Более того, вторичные нуклоны, в отличие от общеионизующего компонента вторичных космических лучей, обладают значительным широтным эффектом [18—23] — максимальная интенсивность вторичных нуклонов приходится на полярные широты. Для вторичных нуклонов эффект солнечной модуляции в сотни раз больше, чем для обшеионизующего компонента (электронов и мюонов), т.е. интенсивность вторичных нуклонов во время солнечных вспышек увеличивается в десятки раз (во время некоторых вспышек — в сотни), соответственно увеличивается и уровень естественного радиационного фона Земли.

Таким образом, разработка новых методов вычисления и контроля вариаций интенсивности вторичных космических лучей, а также методов оценки превышения уровня предельно допустимой дозы (ПДД) облучения, является актуальной

Интенсивность /-го компонента космического излучения и мощность эквивалентной дозы связаны линейной зависимостью. Поэтому для оценки степени радиационной опасности при авиационных перелетах очень важно знать пространственное распределение каждого компонента вторичного космического излучения: ядерно-активного (вторичные нейтроны, протоны Е > ЪГэВ, тс-мезоны), общеионизующего компонента (мюоны, вторичные электроны) и гамма-квантов.

Обычно задача распределения /-го компонента космического излучения решается методом составления уравнения переноса [24—36]. Для получения аналитических решений распределения вторичных космических лучей в атмосфере данный метод сопряжен со значительными математическими трудностями и в слабо поглощающих средах имеет ограниченное применение. Эта теория дает точные результаты в предельном случае, когда спг/ су вз —» 0, где апг — сечение поглощения, авз— полное сечение взаимодействия [37]. Для нейтронов, например, данное соотношение не выполняется, и обычно используются различные приближения для решения уравнения переноса [25, 34]. Это существенно снижает ценность результатов.

Для нахождения высотного распределения вторичных космических лучей в атмосфере более продуктивен метод, основанный на применении марковских процессов к поведению первичных нуклонов в атмосфере процесс соударения первичного протона с ядром атома воздуха является случайным, первичный протон «не помнит» предыдущего столкновения.

Этот метод был применен в работе [37] для высотного распределения 71мезонов. Суть данного метода состоит в следующем. Предположим, в соответствии с различными статистическими теориями множественного рождения частиц, а также в соответствии с экспериментальными данными

31, 34-35, 37 - 42], что кратность генерации частиц в элементарном акте 1 пропорциональна где Е — энергия первичной частицы. Коэффициент / \ 1-.1/4 Т--1/4 пропорциональности а (кг/моль), стоящии перед Е , в выражении т=а-Е для кратности множественного рождения частиц с атомным весом А, равен <3=1,8-^41/4 (кг/моль). Так как для воздуха А ~ 14,5, то а=3,3 и т=3,3-Еш. Пусть средняя энергия я-мезонов и нуклонов одинакова. Тогда, поскольку ведущая частица уносит энергию (3-Еш, средняя энергия я-мезонов и нуклонов будет £=(1-р)£/3,3=0,3(1- р)£3/4. В данной работе р равно 0,5. Далее вводится функция ¥ (х! ¿с2) (х (ГПа) - атмосферное давление на некоторой высоте И), характеризующая вероятность столкновения первичного нуклона с ядром атома воздуха, в результате которого генерируются вторичные частицы. Предполагается, что рождение вторичных частиц происходит до тех пор, пока энергия первичного нуклона не станет менее 1 ГэВ. Для упрощения расчетов вводится следующее допущение: столкновения нуклонов происходят на глубинах X, 2 А,, ЗА, и т. д, где X — длина свободного пробега нуклонов до взаимодействия (90 г/см2). Вероятность прохождения /компонента космического излучения без распада и захвата характеризуется функцией ф (х^г)- Полное высотное распределение I компонента находится интегрированием произведения данных функций.

Пространственное распределение вторичных космических лучей находится методом коэффициентов связи [23,37,43]. Коэффициенты связи осуществляют связь между вариациями первичных и вторичных космических лучей. Для вторичных космических лучей характерен широтный эффект: максимальное значение интенсивности /компонента приходится на высокие географические широты: 50° < ср < 90°,-50 > ср> -90. Для вторичных нейтронов значение широтного эффекта достигает 50%. Для общеионизующего компонента широтный эффект несколько меньше. Эффект солнечной модуляции (возрастания интенсивности вторичных космических лучей во время солнечных вспышек) для нуклонного компонента в среднем превышает 2000%, но во время наиболее мощных вспышек, как, например вспышки 23 февраля 1956 г. и 6 апреля 2010 г., модуляционный эффект может достигать 5000—10000%. Для общеионизующего компонента эффект солнечной модуляции практически не проявляется даже во время сильнейших солнечных вспышек, например, во время сильнейших вспышек 23 февраля 1956 г. и в апреле 2010 г. возрастание интенсивности мюонов и электронов составило около 10%.

Таким образом, найдя аналитические решения для высотного и пространственного распределения нейтронов и общеионизующего компонента, можем построить математическую модель планетарного распределения вторичных космических лучей и, соответственно, мощности радиоактивной дозы, а также, осуществляя контроль естественного радиационного фона посредством наземных нейтронных мониторов, можно в случае повышенной солнечной активности корректировать маршрут авиаперелетов.

В первой главе приводится обзор литературных источников по исследованию вторичных космических лучей.

Во второй главе анализируется поведение вторичных космических лучей в атмосфере, приборы и методы регистрации нуклонного компонента.

Третья глава посвящена исследованию солнечной модуляции космических лучей.

В четвертой главе рассматриваются вопросы радиационной безопасности при межконтинентальных перелетах и биологическое воздействие нейтронов.

Цель работы. Разработка метода вычисления интенсивности вторичных космических лучей, позволяющего контролировать динамику их распределения в атмосфере Земли с использованием глобальной сети нейтронных мониторов.

Задачи исследования.

1. Обобщить данные натурных измерений, интенсивности нуклонов, мюонов и электронов, полученных с использованием нейтронных мониторов и полупроводниковых детекторов, в пунктах с разными значениями географических широты, долготы и высоты над уровнем моря и провести качественный анализ физических явлений, лежащих в основе взаимодействия нуклонов с ядрами атомов атмосферных газов.

2. Разработать способ вычисления интенсивности вторичных нейтронов, основанный на применении теории вероятности и метода коэффициентов связи, для получения широтного, долготного и высотного распределений вторичных нейтронов и электронов в атмосфере Земли.

3. Построить математическую модель пространственного распределения вторичных нейтронов и электронов для нижней и верхней тропосферы в различные периоды солнечной активности.

4. На основе математической модели пространственного распределения вторичных нейтронов и электронов в нижней и верхней тропосфере построить пространственное распределение их биологической эквивалентной дозы в зависимости от циклов солнечной активности.

5. На основе полученных аналитических результатов проанализировать возможность применения современных нейтронных мониторов для контроля вариаций естественного радиационного фона верхней тропосферы.

Объект исследования. Вторичные космические лучи (преимущественно потоки нейтронов), которые генерируются первичными протонами при взаимодействии с ядрами атомов атмосферных газов (в основном с ядрами азота).

Предмет исследования. Оценка, контроль и пространственное распределение уровня мощности естественного радиационного фона планеты в различные периоды солнечной активности.

Методы исследования. Поставленные задачи решены современными методами вычислительной математики с использованием вероятностного подхода и метода коэффициентов связи согласно теории марковских процессов. При разработке математической модели использовали алгоритмический язык С++ и пакет программ Ма^аЬ 6.5.

Достоверность научных положений, результатов и выводов, содержащихся в диссертационной работе, защищенная приоритетом авторских публикаций, подтверждается корректным использованием теории марковских процессов, методов солнечно-земной физики и сравнением полученных результатов с известными экспериментальными данными [20,23,43-44].

На защиту выносятся:

1. Научно обоснованный новый метод вычисления интенсивности вторичных космических лучей.

2. Научно обоснованная математическая модель пространственного распределения интенсивности вторичных космических лучей.

3. Научно обоснованные результаты исследования влияния солнечной активности на распределение интенсивности вторичных нейтронов и электронов.

Научная новизна работы.

1. Выявлен доминирующий вклад вторичных нейтронов в естественный радиационный фон Земли и их решающий вклад в превышение ПДД облучения экипажа и пассажиров при межконтинентальных перелетах.

2. Разработан новый способ расчета интенсивности пространственного распределения вторичных нейтронов, основанный на синтезе вероятностного подхода и метода коэффициентов связи, позволяющий получить аналитические решения для пространственного распределения интенсивности вторичных нейтронов, которые не всегда возможно получить методом решения уравнений переноса, особенно для атмосферы.

3. Выявлены географические зоны, в которых ПДД облучения для экипажа и пассажиров летательных аппаратов при максимальной солнечной активности превышена в десятки и сотни раз.

Практическая значимость работы. Разработанный метод вычисления интенсивности вторичных космических лучей (преимущественно нейтронов) позволяет экстраполировать результаты наземных измерений посредством глобальной сети нейтронных мониторов для различных высот над уровнем моря, в том числе и на высоты, где проходят трассы приполярных и полярных перелетов. Построенная математическая модель пространственного распределения вторичных космических лучей позволяет выявлять географические области и временные интервалы, представляющие значительную радиационную опасность для пассажиров и экипажей самолетов.

Предлагаемая математическая модель пространственного распределения вторичных космических лучей может быть использована для оценки эффекта солнечной модуляции уровня радиационной дозы при максимуме солнечной активности.

Для контроля вариаций радиационного фона в нижней и верхней тропосфере высоких широт в разные фазы солнечной активности рекомендуется использовать глобальную сеть нейтронных мониторов, расположенных в разных участках планеты. Предлагаемый метод позволяет существенно расширить спектр возможностей существующей в настоящее время глобальной сети нейтронных мониторов.

Теоретическая значимость. Разработан новый способ вычисления интенсивности пространственного распределения вторичных космических лучей, основанный на использовании вероятностного подхода и метода коэффициентов связи. К достоинствам предложенного способа следует отнести существенное упрощение вычислительных процедур в сравнении с методом, основанным на решении уравнений переноса. На основе разработанного нового способа вычисления интенсивности вторичных нейтронов и электронов построена математическая модель их пространственного распределения в нижней и верхней тропосфере.

Личный вклад автора. Автором лично разработан на основе обобщения материала натурных измерительных данных новый метод вычисления интенсивности вторичных нейтронов для контроля естественного радиационного фона верхней тропосферы с применением глобальной наземной сети нейтронных мониторов, построена математическую модель пространственного распределения вторичных частиц в нижней и верхней тропосфере для различных циклов солнечной активности, и на основе построенной им математической модели выявлены географические зоны со значительным превышением ПДД для пассажиров и экипажей самолетов.

Использования результатов работы. Результаты диссертационной работы используются в составе информационно-измерительного комплекса наземной сети нейтронных мониторов (НИИЯФ г. Новосибирск, МГУ, г. Москва и др.) для ядерно-физических исследований космических лучей, и могут быть использованы для измерения интенсивности нейтронных потоков в атмосфере и обеспечения радиационной безопасности российскими и зарубежными авиакомпаниями при полетах в приполярных и полярных широтах. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе ГОУ ВПО Сибирский аэрокосмический университет им. М.Ф. Решетнева при подготовке студентов специальности 010400 по курсу «Ядерная физика».

Апробация результатов. Основные результаты работы были представлены на Научных конференциях аспирантов и молодых ученых-физиков (Красноярск, 2005, 2007); Международной конференции «Решетневские чтения» (Красноярск, 2007); Конференции молодых ученых (Красноярск , 2009), V северном социально-экологическом конгрессе (Москва, 2009); Международной конференции «Ресурсная экономика, изменение климата и рациональное природопользование» (Красноярск, 2009); Всероссийской ежегодной конференции по физике Солнца «Год астрономии: солнечная и солнечно-земная физика 2009», (Санкт-Петербург, 2009);УП Международной конференции «Ядерная и радиационная физика» (Алматы, Казахстан, 2009); Международном симпозиуме по нанотехнологиям и освоению космического пространства (Хьюстон, США, 2009); Симпозиуме с международным участием «Сложные системы в экстремальных условиях» (Красноярск, 2010).

Публикации. Основные материалы диссертационной работы опубликованы в 11 работах, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, 9 - в материалах и трудах конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработан новый способ расчета интенсивности вторичных космических лучей на основе марковских процессов и метода коэффициентов связи.

2. Построено пространственное распределение интенсивности вторичных космических лучей и их биологической эквивалентной дозы облучения при минимальной и максимальной солнечной активности.

3. Показано, что вторичные нейтроны вносят наибольший вклад в естественный радиационный фон Земли в полярных широтах (60-90° Ы, 65—90°

4. Предложен метод оценки вклада нуклонного компонента в естественный радиационный фон планеты для высоких широт на разных высотах в режиме реального времени, используя имеющуюся в настоящее время наземную сеть нейтронных мониторов.

Заключение

Вторичные нейтроны, которые генерируются при взаимодействии первичных протонов с ядрами атомов атмосферы, могут оказывать существенное влияние на людей и электронные приборы в высоких широтах и на высотах 10 — 20 км над уровнем моря. Их отрицательное воздействие можно прогнозировать, если следить за вариациями солнечной активности. Для контроля необходимо наличие комплекса нейтронных мониторов новейших разработок.

Благодарность

Выражаю глубокую благодарность и признательность своему научному руководителю профессору Хлебопросу Р.Г.

Автор признателен Моргулис И.И. и профессору Симонову К.В. за полезные замечания при обсуждении диссертационной работы.

Особую благодарность автор выражает профессору Границкому Л.В., обратившего мое внимание на данную проблему и любезно предоставившего свою кандидатскую диссертацию.

1. Электронный ресурс. Электрон. Дан. Режим flocTyna:www.koltunov.ru/Literature/KOSM LU.htm.

2. Электронный ресурс .Электрон. Дан. Режим доступа: nuclphys.sinp.msu.ru/pilgrims/crl 6.htm.

3. Дорман Л.И. Космические лучи в магнитном поле Земли Текст./ Л.И. Дорман, В.С.Смирнов, М.И.Тясто М.: изд-во Наука, 1971- 400 с.

4. Электронный ресурс. Электрон. Дан. Режим доступа:\у\у\у.око-planet.su/pogoda/newspogoda/35382. .burya.

5. Shaefer,HJ. Radiation exposure from heavy nuclein solar particle beams in space systems of low shielding / H.J. Shaefer // Aerospace Med. 1966, - vol. 37, - №1.

6. Haffner, J.W. Space radiation dose rates in the Earth's atmosphere / J.W. Haffner // J. Aercraft 4. 1967, - №1, - C. 65

7. Vette, J.I. A model proton environment above 4 Mev, Radiation Trapped in Earth's Magnet Текст. / J.I. Vette New York, - 1966, -865 c.

8. Dole,S.H. Radiation environment For manned space craft. Inst. Environment Sei. Annual.Techn. Meet Proc Текст. / S.H. Dole Los Angeles, Calif, - 1963, - 45 c.

9. Lowen,R.W. Some new methods for space shielding calculations, Radiation Trapped in Earth's Magnet Текст. / R.W. Löwen, D.H. Sowie- New York, 1966, - 875 c.

10. Savin,R.C. Sensitivity ot manned planetary space raft design to radiation uncertainties / R.C. Savin, J.M. Deerwester, A.C. Mascy // J. Space Craft a. Rockets 4. — 1967, — № 2, C. 249

11. Adams,D.A. Predictions and observations for space flight, Radiation Trapped in Earth's Magnet Текст. / D.A. Adams, B.W.Mar New York, - 1966, -817 c.

12. SheltonR.D.Radiation in space, Space Sei. a. Engng Текст. / R.D. Shelton — New York, St. Loise, San Francisco, Toronto, London, Sydny: publ. McGraw-HillBookCo., 1965, - 137 c.

13. Дорман, Л.И.Солнечные космические лучи Текст. / Л.И. Дорман, Л.И. Мирошниченко -М.: изд-воНаука, — 1968, — 320 с.

14. Wilson С. Т. R. / С. Т. R. Wilson //Proc. Roy.- 1901, 68,-№ 151, 1901.

15. СJ. Waddington, The hazard of corpuscular solar radiation to manned spaceflight, J. Brit. Interplanet. Soc. 18, № 7, 277, 1962.

16. D. E. Watt, Dose-equivalent rate from cosmic ray neutrons, Health. Phys. 13,

17. A.J. Masley, A.D. Goedeke, A discussion of the nature and properties of space radiation, IAS Paper,№ 10, 36, 1962

18. Электронный ресурс. Электрон. Дан. Режим доступа: www.kosmoflzika.ru/history/vernovl.htm3ani. с экрана.

19. Вернов С.Н., Григоров Н.Л., Добротин H.A. Измерение азимутальной асимметрии космических лучей в районе экватора // Докл. АН СССР, — 1949,— т. 68,- №4, -С. 253.

20. Вернов С.Н., Григоров H.JL, Чарахчьян А.Н. // Вестник МГУ, 1949 г., - № 11,- С. 71.

21. Григоров Н.Л., Мурзин B.C., Рапопорт И.Д. Метод измерения энергии частиц в области выше 1011 эВ // ЖЭТФ, 1958, - т.34, - вып.2, - С.506.

22. Тверской Б.А. Динамика радиационных поясов Земли. — М.: Наука, 1968.

23. JI.B. Границкий. Кандидатская диссертация. — М.: СибИЗМИР СО АН СССР,-1970.

24. Нифанова. A.B. Автореферат диссертации. Характеристические Sn-методы для кинетического уравнения переноса нейтронов в сферических системах. Автореферат диссертации. Троицк, - 2008.

25. Кочанов A.A. Кандидатская диссертация. Спектры и зенитно-угловые распределения мюонов высоких энергий как решение задачи о прохождении космических лучей через атмосферу Земли. — Иркутск,— 2007, — С. 35-39.

26. Наумов В.А., Синеговская Т.С. // ЯФ, 2000, - т.63, - С. 2020-2028.

27. Naumov V.A., Sinegovskaya T.S. // Proc. 271 CRC, -Hamburg2001, V.l, --P.4173-4176.

28. КимельЛ.Р., МоховН.В. //Известиявузов. Физика, 1974, - вып. 10. С. 17.

29. Dar A. Atmospheric neutrinos, astrophysical neutrinos and proton decay Experiments // Phys.Rev.Lett. 1983, - Vol. 51, - P. 227.

30. Буткевич A.B., Деденко Л.Г., Железных И.М. Спектры адронов, мюонов и нейтрино в атмосфере как решение прямой задачи // ЯФ. 1989. — Т.50, — -С.142-156.

31. Наумов В.А., Синеговская Т.С. Элементарный метод решения уравнений переноса нуклонов космических лучей в атмосфере // ЯФ. -2000, Т.63, — С.2020.

32. Naumov V.A., Sinegovskaya T.S. Atmospheric proton and neutron Spectra at energies above 1 GeV// Proc. Of 27thICRC, Hamburg,Germany, 2001, - Vol. 1, — P.41-73.

33. Калиновский A.H., Мохов H.B., Никитин Ю.П. Прохождение частиц высоких энергий через вещество. — М.: Энергоатомиздат, — 1985, — 248 с.

34. Валл А.Н., Наумов В.А., Синеговский С.И. Адронная компонента космических лучей высоких энергий и рост неупругих сечений // ЯФ. — 1986. — -Т.44,-С.1240.

35. ДорманЛ.И. Экспериментальные и теоретические основы астрофизики космических лучей. М.: Наука, — 1975.

36. Н. Л. Григоров и др. // ЖЭТФ. 1959, - 26, - 1069.

37. С. 3. Беленький и др. // УФН 62, 1957, - № 1,

38. Е. Л. Фейнберг. // УФН 70, 1960.

39. В. В. Гужавин и др., //ЖЭТФ- 1957,31,- 819.

40. М.В. Панасюк. Модели космоса, т.1. М.: Наука, — 2007, - 920 с.

41. БеловА.В., БайсултановаЛ.М., ЕрошенкоЕ.А., и др. Необычно большой магнитосферный эффект в космических лучах 20 ноября 2003 г // Изв. РАН. Сер.физ.,- 2010, -Vol. 69, № 6.

42. М. Лонгейр. Астрофизика высоких энергий. М.: Мир, — 1984.

43. С. Хаякава. Физика космических лучей, часть 1: Ядерно-физический аспект. -М.:Мир,- 1973.

44. Hillas A.M. Cosmic rays. -Oxford: Pergamon Press, 1972.

45. Электронный ресурс. Электрон. Дан. Режим доступа: http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/98957/KocMH4ecKHe3ara. с экрана.

46. Электронныйресурс. Электрон. Дан. Режим доступа: http://www.kosmofizika.ru/history/vernov.htm3aTO. с экрана.

47. Elster J. // Phys. Zs., 1900, - 2, - 560.

48. Geitel H. // Phys. Zs., 1900, - 2, - 116.

49. Wilson C.T.R. // Proc. Cambr. Phil. Soc.,- 1900,-V. 27-P.52.

50. Wilson C.T.R. // Proc. Roy. Soc., 1901, -V. A68, - P. 151.

51. Hess V. //Phys. Zs. 1901,- 13, -1084.

52. MillikanR.A., BowenJ.S. // Phys. Rev., 1923, -V.22, - P. 198.

53. Millikan R.A., Otis R.M. // Nature, 1924, - V. 114.

54. Myssowsky L., Tuwim L. // Zs. f. Phys., 1926,- 39, -146.

55. Skobeltsyn D. // Zc. Phys., 1927, - Vol 43, - 354.

56. Эйткин M. Дж. Физика и археология. М.:ИЛ, -1963.

57. St0rmerC. Nhepolaraurorae. Oxford: UniversityPress, - 1955.

58. Владимиров B.M., Границкий Л.В., Салагаева A.B., Хлебопрос Р.Г. Планетарное распределение вторичных нейтронов и радиационная безопасность при межконтинентальных перелетах // Инженерная экология. — Москва, 2009. Вып. 4. - С. 33 - 48

59. Салагаева, A.B., Хлебопрос Р.Г. Предотвращение воздействия глобального потепления в результате изменения альбедо // Инженерная экология. — Москва, 2009.-Вып. 4.-С. 8- 18.

60. Гурова H.H., Салагаева, A.B., Хлебопрос Р.Г. Вторичные частицы в протонной терапии // Материалы VII Международной конференции Ядерная и радиационная физика. — Казахстан, Ал маты: Институт ядерной физики НЯЦ PK, 2009. С. 200 202

61. Салагаева, А.В. Планетарное распределение вторичных космических лучей // Материалы XI Междунар. Научной конф. Решетневские чтения. — Красноярск: СИБГАУ, 2007. С. 294-295.

62. Салагаева, А.В. Планетарное распределение вторичных космических лучей // Материалы XXXVI научной конф. Студентов, аспирантов и молодых ученых. — Красноярск: Сибирский государственный ун-т, Институт естественных и гуманитарных наук, 2007. С.45-49.

63. Салагаева, А.В. Планетарное распределение вторичных космических лучей // Материалы конференции молодых ученых. Красноярск: Институт физики СО РАН, 2009 - С. 47-52.

64. СалагаеваА.В. Планетарное распределение вторичных нейтронов // Материалы пятого северного социально—экологического конгресса. — Москва, Российская академия наук, 2009. — С. 10—14.

65. Салагаева А.В., Хлебопрос, Р.Г. Альтернативные решения проблемы глобального изменения климата // Материалы Всероссийской ежегодной конференции по физике Солнца. — Санкт-Петербург, 2009, С. 8—12.

66. Салагаева А.В. Вторичные сверхбыстрые частицы в протонной терапии // Материалы Всероссийской медицинской конференции. — Архангельск, 2009. С. 204 206.

67. JI. И. Дорман. Вариации космических лучей и исследование космоса. — М.: АН СССР,-1963.

68. Л. В. Границкий и др. // Изв. АН СССР, сер.физ . 30, 1966, - С. 1870.

69. Электронныйресурс. Электрон. Дан. Режим доступа http.7/www.nmdb. е u/?q=node/3 633агл. с экрана.

70. J.A. Simpson. Cosmic Radiation Neutron Intensity Monitor // Annals of the Int. Geophysical Year IV, 1958, - Part VII, - P. 351.

71. H. Carmichael. IQSY Instruction Manual // Deep River, Canada, 1964,- Vol. 7.

72. C.J. Hatton. The Neutron Monitor // North Holland Publishing Co., —Amsterdam, 1971,-chapter 1,-Vol. 10.

73. J. G. Wilson and S.A.Wouthuysen. Progress in Elementary Particle and Cosmic-ray Physics // North Holland Publishing Co., -Amsterdam, 1971, -chapter 1, --Vol 10.

74. P.H. Stoker, L.I. Dorman, and J.M. Clem.Neutron Monitor Design Improvements // Space Science Review,-2000, Vol. 93, - PP. 361-380.

75. J.M. Clem and L.I. Dorman, Neutron Monitor Response Functions // Space Science Review,- 2000, Vol. 93, - PP. 335-359.

76. B. JI. Янчуковский. Геофизические эффекты космических лучей и экспериментальные методы их исследования. Автореферат диссертации. — Новосибирск, 2008.

77. А.В. Белушкин, А.А.Богдзель, В.В. Журавлев и др.Двухкоординатный мониторный позиционно-чувствительный детектор тепловых нейтронов // Журнал технической физики, — 2008, —том 78, -вып. 1, — С. 121—125.

78. F.V.Levchanovski, B.Gebauer, V.I.Litvinenkoatel. A PCI DAQ board for MWPC detectors with high-rate 2D-delay line position readout // NIM Section,—-2004,-Vol. 529,-P. 413^16.

79. Электронный ресурс. Электрон. Дан. Режим доступа: http://hfdfii.jinr.ru/ibr-2/ Загл. с экрана.

80. M.Marmotti, J.Burmester, М. Haese-Saillerat el. Two-dimensional positionsensitive detectors for high resolution diffraction with neutrons and high synchroton radiation // NIM Section A., 2002,- Vol. 477, -P. 447-452.

81. Электронный ресурс. Электрон. Дан. Режим доступа: www.sns.gov/ Загл. с экрана.

82. Электронный ресурс. Электрон. Дан. Режим flOCTyna:http://j-pare.jp/index-e.htm!3aro. с экрана.

83. Электронный ресурс. Электрон. Дан. Режим доступа:1Шр ://www. s wagelok. com/Загл. с экрана.

84. К. Клайнкнехт. Детекторы корпускулярных излучений. — М.: Мир, — 1990.

85. Л. И. Дорман. Тр. Междунар. конф. по космич. лучам, т. IV. -М.: АН СССР, -1960, стр. 328

86. N. F. Ness. /Я. Geophys. Res. 1969, - 71, - 3319

87. L. I. Dorman. // Proc. 8-thIntern.Conf. CosmicRays. Jaipur, - 1963, — vol. 1, -p. 80.

88. E. N. Parker. // Planet and Space Sci. 1963, -13, - 9.

89. Г. Ф. Крымский. //Геомагнетизм и аэрономия. 1964, - 4, - 977.

90. Е. N. Parker. //Proc. 9-thIntern.Conf. CosmicRays.-London, 1965, - vol. 1,- p. 26.

91. L. J. Gleeson, W. I. Axford. //Canad. J. Phys. 1968, - 46, - 937.

92. Л. И. Дорман. Сб. Космические лучи, № 4. М.: АН СССР, - 1961, - стр. 251.

93. А. В. Белов, Л. И. Дорман. //Геомагнетизм и аэрономияю. 1969, -9,-613.

94. W. I.Axford, R. С. Newman. //Proc. 9-thIntern.Conf. CosmicRays.-London, -1965,-vol. 1 ,-p. 173.

95. И.В. Дорман, Л. И. Дорман. //Геомагнетизм и аэрономияю. 1968, - 8,- 817.

96. И.В. Дорман, Л. И. Дорман. //Геомагнетизм и аэрономияю. 1968, - 8,1008.

97. S. F. Souks, А. М. Lenchek. // Astrophys.J. 1969, -156, - 1107.1273.

98. JI. И. Дорман. Метеорологические эффекты космических лучей— М.: Наука, 1972.

99. Электронный ресурс. Электрон. Дан. Режим доступа: http: www.cosmos.ru.3ara. с экрана

100. К. Аглинцев. О биологическом действии ионизирующих излучений. // Успехи физических наук. — 1947, — т. XXXII, —вып. 3.

101. Ю. Б. Кудряшов. Радиационная биофизика (ионизирующие излучения). — М.: Физматлит, 2004.

102. Ionizing. Radiation: Levels and Effects. A Report of the United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation to the General Assembly with annexes. — N.Y., — 1972

103. И.А. Бочвар, И.Б. Кеирим-Маркус, Ф.Ф. Моисеев. Использование дозиметров на основе термолюменисцирующихалюмофосфатных стекол в экспериментальных исследований. /Методы радиологических исследований. — М.; Атомиздат, 1971, - 223 с.

104. М.А. Либерман, М.А. Невструева, И.Э. Бронштейн, М.В. Сафронова и др. //Гигиена и санитария, — №11, — 1969

105. Доклад Научного Комитета ООН по действию атомной' радиации Генеральной Ассамблее. Дополнение №16 (А/5216), — 1962, - с.42

106. С.А. Рейнберг, Б.М. Алиев. //Вестник рентгенол. и радиол. — №6, — 1962, — с.45

107. Цирк. Указ. МЗ СССР №0614/63-63 г. //Об упорядочевании рентгенологических исследований.

108. Д.Я. Губатова. Применение термолюменисцентных дозиметров на основе фтористого лития для решения задач клинической дозиметрии. Автореферат диссертации на соискания ученой степениканд. техн. наук. — 1971

109. К.Е. Холнен. Атомная энергия в медицине. — М.: Атомиздат, —1959. ,

110. Г. В. Фомин. Опасен ли тритий, который образуется в организме человека под действием космических и других нейтронов? — ГНЦ РФ Институт биофизики, Экологический портал, — 2007.

111. Волододичев H.H., Захаров В.А., Кужевский Б.М. и др. Земная кора -активный источник нейтронов. Вестник МГУ. Сер. 3. Физика. Астрономия., 2002, N5, с. 69-73.

112. А. Н. Климов. Ядерная физика и ядерные реакторы. — М.: Атомиздат, -1971.