اسپالیشن بدنه ایستگاه فضایی بینالمللی ( ISS) ناشی از چشمه اکسیژن کیهانی

نوع مقاله : مقاله کنفرانسی

نویسندگان

گروه مهندسی هسته‌ای، دانشکده علوم و فناوری‌های نوین، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

چکیده

ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) دائماً تحت تشعشعات فضایی قرار دارد. بنابراین بررسی تأثیرات تشعشعات بر بدنه حائز اهمیت است. در این تحقیق به شبیه‌سازی اسپالیشن بدنه ماژول Destiny از ISS توسط چشمه اکسیژن کیهانی از طریق کد MCNP منطبق بر روش مونت‌کارلو پرداخته شده است.  فراوانی اکسیژن موجود در گاز بین ستاره‌ای معمولاً به‌عنوان ردیاب فلزها در کهکشان‌ها استفاده می‌شود. برای کهکشان‌های نامنظم، میزان اکسیژن با جرم کل کهکشان ارتباط دارد، به این معنا که هر چه جرم کل بیشتر باشد، محتوای عنصر سنگین نیز بیشتر است. هم‌چنین اسپالیشن به واکنش‌های هسته‌ای اطلاق می‌شود که هنگام تعامل ذرات پرانرژی با یک هسته اتمی اتفاق می‌افتد. کد MCNP یک کد نانو ذره مونت‌کارلو است که می‌تواند برای انتقال نوترون، فوتون، الکترون و... استفاده شود. بدنه ایستگاه فضایی ISS همواره تحت تشعشعات کیهانی است. پرتوها و ذرات کیهانی با شار بالا می‌تواند باعث تأثیر گذاشتن بر روی انسان و اجزای فضایی شود. این تأثیرات می‌تواند باعث اسپالیشن و تغییر ماده یا باعث توقف ذرات باردار و تولید پرتوهای ثانویه شود. اندازه‌گیری فراوانی رادیونوکلیدهای کیهانی با نیمه عمر طولانی در جو و ذخایر زمینی، ابزاری بسیار مهم را برای مطالعه فرایندهای جوی و تعامل بین مخازن مختلف تشکیل می‌دهد، هدف از این تحقیق محاسبه اسپالیشن چشمه اکسیژن کیهانی از طریق کد MCNP می‌باشد. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که رادیوایزوتوپ‌های مهمی هم‌چون  7𝐵𝑒,22𝑁𝑎، 14𝐶،10𝐵𝑒  و 26Al در اثر اسپالیشن بدنه ایستگاه فضایی با یون‌های اکسیژن تولید می‌شوند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Spallation of International Space Station (ISS) body caused by the cosmic oxygen source

نویسندگان [English]

  • Arezoo Riahi
  • Mohammad Reza Rezaie Rayeni Nejad
Department of Nuclear Engineering, Faculty of Sciences and Modern Technologies, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran
چکیده [English]

The International Space Station (ISS) is constantly exposed to space radiation. Therefore, it is important to study the effects of radiation on the body. In this research, the spallation of the body of the Destiny module of the ISS by the cosmic oxygen source is simulated using the MCNP code in accordance with the Monte Carlo method. The abundance of oxygen in interstellar gas is commonly used as a metal detector in galaxies. For irregular galaxies, the amount of oxygen is related to the total mass of the galaxy, meaning that the higher the total mass, the higher the heavy element content. Spallation also refers to nuclear reactions that occur when high-energy particles interact with an atomic nucleus. The MCNP code is a Monte Carlo nanoparticle code that can be used to transmit neutrons, photons, electrons, and … . The body of the ISS space station is always under cosmic radiation. High-flux cosmic rays and particles can affect humans and space components. These effects can cause spallation and changing the  material or stopping charged particles and producing secondary radiation. Measuring the abundance of cosmic radionuclides with long half-lives in the atmosphere and terrestrial reserves is a very important tool for studying atmospheric processes and  the interactions between different reservoirs. The purpose of this study is to calculate the cosmic oxygen spring splitting using the MCNP code. The results of this study show that important radioisotopes such as ، ،، and   are produced by spallation of the space station body  with oxygen ions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • International Space Station (ISS)
  • Spallation
  • Cosmic Oxygen
  • MCNP code
  • Radioisotope

مراجع

  1. T. Ersmark,P. CarlsonE. DalyC. FuglesangI. GudowskaB. Lund-JensenP. NieminenM. PearceG. Santin. Geant4 Monte Carlo Simulations of the Galactic Cosmic Ray Radiation Environment On-Board the International Space Station/ Columbus. IEEE Trans. Nucl. Sci. 54 (5) (2007) 1854-1862.
  2. L. S. Pilyugin, T. X. Thuan, J. M. Vílchez, On the maximum value of the cosmic abundance of oxygen and the oxygen yield. Mon. Not. R. Astron. Soc. 376 (1) (2007) 353-360.
  3. G. J. Russell. Spallation physics-an overview. Proc. ICANS-XI, Tsukuba, 1990, KEK-Rep. 90-25 (1991) 291–299.
  4. Los Alamos National Laboratory: MCNP Home Page. https://mcnp.lanl.gov/.
  5. NASA Ames Space Settlement Contest, Constantinescu Mihaela, Cosma Bianca-Maria, 2018.
  6. J. Fogel, M. Thangavelu, N. Turner, A Proposed Photoelasticity-Based Enhanced Visual Inspection Tool for Astronaut EVA. Space Debris 1 (2015) p.1.
  7. J. S. Hendricks, G. W. McKinney, L. S. Waters, T. L. Roberts, H. W. Egdorf, J. P. Finch, H. R. Trellue, E. J. Pitche, D. R. Mayo, M. T. Swinhoe, S. J. Tobin, J. W. Durkee. MCNPX EXTENSIONS, VERSION 2.5.0. Technical Report LA-UR-05-2675, Los Alamos National Lab. (2005) p. 65.
  8. NASA, International Space Station User's Guide –. Release.2.0, http://www.spaceref.com/iss/ops/User.Guide.R2.pdf, accessed October 6, 2019.
  9. S. El-Jaby, R. B. Richardson. Monte Carlo simulations of the secondary neutron ambient and effective dose equivalent rates from surface to suborbital altitudes and low Earth orbit. Life Sci. Space Res. 6 (2015) 1-9.
  10. Y. Yokoyama, M. Yamane, A. Nakamura, Y. Miyairi, K. Horiuchi, T. Aze, H. Matsuzaki, Y. Shirahama, Y. Ando. In-situ and meteoric 10Be and 26Al measurements: Improved preparation and application at the University of Tokyo. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B Beam Interact. Mater. At. 455 (2019) 260-264.
  11. R. K. Smither, L. R. Greenwood. Measurement of the 27Al(n,2n) 26Al reaction cross section for fusion reactor applications. J. Nucl. Mat. 123 (1-3) (1984) 1071-1077.
  12. G. A. Kovaltsov, A. Mishev, I. G. Usoskin. A new model of cosmogenic production of radiocarbon 14C in the atmosphere. Earth Planet. Sci. Lett. 337-338, (2012) 114-120.
  13. I. Hoffman, B. Lewis, P. Chan. Circulation of cosmogenic 22Na using the global monitoring network of the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization (CTBTO). J. Environ. Radioact. 187 (2018) 8-15.
  14. R. T. Salisbury, J. Cartwright. Cosmogenic 7Be deposition in North Wales: 7Be concentrations in sheep faeces in relation to altitude and precipitation. J. Environ. Radioact. 78 (3) (2005) 353-361.
  15. What are 10Be, 9Be and 7Be? / About Isotopes / Cosmogenic Isotope and Radiochemistry Laboratory / Laboratories & Facilities / Services / Home - GNS Science.
مجله سنجش و ایمنی پرتو
دوره 11، شماره 4 - شماره پیاپی 44
ششمین کنفرانس سنجش و ایمنی پرتوهای یونساز و غیریونساز
اسفند 1401
صفحه 37-40

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار