航天员受银河宇宙线辐射剂量计算.pdf

20l5年 11月 北 京 航 空 航 天 大 学 学 报 November 2015 第4l卷 第 11期 JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics Vo1．4l NO．1l http：／／bhxb．buaa．edu．cn jbuaa@buaa．edu．cn DOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2014．0712 航天员受银河宇宙线辐射的剂量计算 张斌全 ，余庆龙，梁金宝，孙越强，杨垂柏，张坤毅 (中国科 学院 国家空 间科学 中心 ，北京 100190) 摘 要：在近地空间(LEO)和深空探测 中，航天员遭受的辐射风险主要来 自于银河 宇宙线 (GCR)照射．银河宇宙线的辐射剂量是航天 员辐射风 险评价 的基础．国际放射防护委 员会 (ICRP)于2013年提 出了新的航天员空间辐射剂量估算方法 ，以更准确给 出空间重离子 辐射的剂量．基于此方法 ，开发 了宇宙线粒子在物质 中输运 的蒙特卡罗程序，并在程序 中实现 用中国成年男性人体数字模 型来仿真航天员．采用该程序计算了粒子 (Z=1～92)各 向同性照 射航天员时器官的通量．器官剂量转换 因数 ，并估算出航天员在近地轨道空间受银河宇宙线辐 射的剂量． 关 键 词 ：空间辐射 ；银河宇宙线(GCR)；航天员；辐射剂量；蒙特卡罗 中图分类号：V520．6 文献标识码 ：A 文章编号 ：1001—5965(2015)11—2044—08 空间中的质子、电子 、重离子 、中子和 x射线 长期以来，国际上对航天员辐射剂量估算主要 等辐射是威胁航天员健康和安全 的环境要素．近 依据国际放射 防护委员会 (ICRP)的第 26号 和 20年，国际和我国的载人航天事业均有 了很大发 第 60号 出版物，航天员器官的剂量当量 等于 展 ，更多航天员参与空间活动，航天员在空间停留 器官吸收剂量 D 与辐射 品质 因数的乘积．辐射品 的时问也更长 ，接受越来越多的空问辐射照射．不 质因数是反映不 同辐射危害大小的量 ，ICRP60号 同于以x射线、射线和中子为主的地面辐射，空 出版物把辐射品质因数认为是 LET的函数． 问辐射含有高传能线密度 (LET)的银河宇宙线 然而研究表 明，辐射 品质 因数不仅 与辐射 (GCR)．银河宇宙线是指产生于太 阳系外银河 的 LET值有关 ，还与粒子的类型、能量和辐射效应类 高能带电粒子．银河宇宙线 的成份包含约 2％电 型有关 ．对于 LET值相同、类型不 同的粒子 ，它 子和约98％的原子序数 1～92的原子核，原子核 们产生的辐射效应不 同，以LET为函数 的辐射 品 以质子 (约87％)和 粒子 (约 12％)为主 ，重核 质因数不能准确反映辐射的生物学效应． 仅 占约 1％．Cucinotta等 研究发 现器官剂量 当 2013年，ICRP发 布 了第 123号 出版物—— 量的80％以上来 自于银河宇宙线 ；E1一Jaby等 通 《航天员空间辐射照射 的评价》。。．该 出版物在大 过计算国际空间站上航天员的剂量 ，发现在 2cm 量重离子生 物学效应研 究 的基 础上 ，提 出了新 铝屏蔽下银河宇宙线对航天员剂量当量的贡献为 的用于航天员辐射剂量计算 的辐射 品质 因数． 85％，在 10em铝屏蔽下的贡献为 75％．因此，银 该 因数不再仅是 LET的函数 ，而是与辐射粒子 河宇宙线辐射剂量的计算和监测是航天员空间辐 原子序数 、能量 和辐射效应类型有关 ，更真实反 射风险评估的重要工作．