Поток нейтронов, связанный с грозовой активностью, за пределами атмосферы

• Автор: Дроздов, Александр Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
Оглавление

Список сокращений

Введение

Актуальность работы

Содержание работы

Цель работы

Задачи работы

Научная значимость и новизна работы

Практическая ценность работы
Личный вклад автора
Основные положения, выносимые на защиту
Апробация работы
Глава 1 Исследование потоков нейтронов на высотах ниже 450 километров
1.1 Свойства нейтронов
1.2 Источники нейтронов в околоземном космическом пространстве
1.3 Нейтроны альбедо
1.4 Распределение нейтронов в атмосфере
1.5 Вариации нейтронов в атмосфере
1.6 Спектр нейтронов в атмосфере
1.7 Источники нейтронов вблизи поверхности Земли
1.8 Нейтроны, генерируемые во время грозы
1.8.1 Эксперименты по обнаружению нейтронов от гроз
1.8.2 Теория образования нейтронов в стволе молнии
1.8.3 Теория образования нейтронов от убегающих электронов
1.8.4 Возникновение у-вспышек во время гроз
1.9 Регистрации нейтронов на низкоорбитальных космических аппаратах
1.9.1 Эксперимент на спутнике «СЮО-6»
1.9.2 Эксперимент на станции «Салют-6»
1.9.3 Эксперимент «Рябина-2»
1.9.4 Эксперимент «Скорпион»
1.9.5 Эксперимент «БТН-Нейтрон»
1.9.6 Эксперимент «Колибри-2000»
Оглавление
1.10 Сложности анализа полученных экспериментальных данных
1.11 Постановка задачи

Г лава 2 Методы расчета распространения нейтронов в атмосфере
2.1 Основные свойства атмосферы
2.2 Взаимодействие нейтронов с веществом
2.3 Захват нейтронов
2.4 Замедление и диффузия нейтронов
2.4.1 Замедление при различных энергиях
2.4.2 Пространственное распределение и диффузия
2.4.3 Термализация и распространение нейтронов в атмосфере
2.4.4 Применимость диффузионного приближения при рассмотрении процесса
распространения нейтронов в атмосфере
2.5 Методы расчета
2.5.1 Аналитическое решение уравнения диффузионного распространения нейтронов в случае однородной среды
2.5.2 Численное решение диффузионного уравнения распространения нейтронов с помощью разностной схемы
2.5.3 Расчет процесса распространения нейтронов в среде с помощью метода клеточных автоматов
2.5.4 Моделирование процесса диффузии методом Монте-Карло
2.5.5 Использование пакета Geant4 для расчета распространения нейтронов
2.6 Результаты и выводы
Глава 3 Моделирование и анализ транспорта нейтронов в атмосфере
3.1 Применение клеточного автомата для расчета транспорта нейтронов
3.1.1 Случай однородной среды
3.1.2 Случай неоднородной среды
3.2 Применение метода Монте-Карло для расчета транспорта нейтронов
3.2.1 Случай точечного источника
3.2.2 Сравнение результатов
3.3 Применение метода Монте-Карло для расчета транспорта нейтронов от гроз
3.3.1 Моделирование источника нейтронов, образованного взаимодействием у-
излучения с атмосферой
3.3.2 Моделирование прохождения нейтронов в атмосфере, рожденных источником у-излучения на разных высотах

Оглавление
3.4 Применение метода Монте-Карло для расчета нейтронов альбедо
3.5 Анализ результатов расчета
3.6 Результаты и выводы
Глава 4 Эксперимент по регистрации потоков нейтронов на малых орбитальных высотах.

4.1 Описание и назначение эксперимента «Скафандр»
4.2 Исследование потоков нейтронов
4.3 Технические характеристики аппаратуры «Разрез»
4.3.1 Испытания элементов комплекса НА «Разрез»
4.3.2 Приемо-сдаточные испытания
4.3.3 Конструкторско-доводочные испытания
4.4 Получение высотного разреза распределения потоков нейтронов тепловых и малых
энергий
4.5 Использование НА «Разрез» в космическом эксперименте без использования
скафандра
4.6 Результаты и выводы
Заключение
Выводы
Благодарности
Список литературы

Глава
Для этого необходимо знать величину и характеристики (такие, как спектр, широтная зависимость) нейтронов альбедо на орбитальных высотах. Зная характеристики источника нейтронов альбедо, можно рассчитать транспорт нейтронов в атмосфере для решения этой задачи.

о £ Э
о £■ * Є и >з <и I
Масса космического аппарата, т
Рисунок 1.13 Зависимость скорости счета нейтронов от массы космического аппарата

Анализ данных экспериментов «Рябина-2», «Скорпион», «БТН-Нейтрон» на предмет обнаружения новых источников нейтронов или нейтронов от гроз достаточно сложен из-за массы КА. Масса станции «МИР» была -137 т, масса МКС —140 т. Для выделения нейтронов интересующих источников необходимо обеспечить минимальный поток вторичных нейтронов, в случае таких массивных аппаратов, как орбитальные станции, это не представляется возможным. Эксперимент «Колибри-2000» был лишен такого недостатка. Масса спутника была всего -20 кг. Но статистика, полученная иа этом спутнике, была весьма небольшой. Вес точки измерения показаны на рисунке 1.14. Суммарная статистика всего периода измерений не превышает нескольких суток.
Следующей проблемой является время одного измерения. На микроспутнике «Колибри-2000» оно составляло 20 секунд. Для достоверной регистрации повышения счета нейтронов над фоном, которое может быть вызвано наличием дополнительных источников, необходимо иметь как минимум три последовательные точки повышения. Такая схема регистрации событий использовалась авторами, выдвинувшими предположение о том, что в описанных экспериментах наблюдались нейтроны от гроз [5]. Три точки измерения это_60 секунд накопления данных. При скорости спутника —8 км/с спутник пролетает расстояние