伴隨著航天技術的飛速發(fā)展,有關空間輻射防護問題引發(fā)越來越多的關注。其中,空間高能電子輻射防護的研究,對航天器、空間站的運行以及宇航員安全顯得尤為重要。嚴峻的空間高能電子環(huán)境,不僅對航天器設備造成輻照損傷,導致故障發(fā)生,而且透射粒子在宇航員體內(nèi)的能量沉積,也可能誘導各種放射性疾病�？紤]到目前傳統(tǒng)屏蔽方式質(zhì)量厚度大、軔致輻射生成次級X射線多,以及主動屏蔽方式磁感應強度要求高、工程難度大的現(xiàn)狀。本文基于電子束返回效應,研發(fā)了一類磁場條件下多界面的空間高能電子屏蔽結構。主要研究內(nèi)容如下:(1)結合主動與被動屏蔽方法,設計并研究了一種磁場條件下的多層屏蔽結構。在20 MeV單能電子以及連續(xù)高能電子能譜輻射條件下,對比了磁場下多層結構與傳統(tǒng)屏蔽結構的透射粒子計數(shù)及能譜。結果表明,在兩種輻射環(huán)境下,新的屏蔽方式均具有優(yōu)越的高能電子屏蔽性能,并且產(chǎn)生更少的次級X射線。此外,通過建立人體模型,研究了磁感應強度、屏蔽體鋁層數(shù)及厚度對高能電子屏蔽性能的影響,發(fā)現(xiàn)該種結構的屏蔽性能隨磁感應強度增加而增加;較薄的鋁屏蔽層具有更好的高能電子屏蔽性能。(2)航天器運行過程中,其表面可能遭受空間碎片、天然流星體的撞擊...

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 空間高能電子輻射防護研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 被動屏蔽方式
        1.2.2 主動屏蔽方式
    1.3 高能電子屏蔽體結構設計的基本思想
        1.3.1 地球磁場
        1.3.2 電子束返回效應
        1.3.3 多界面結構的提出
    1.4 本文的研究內(nèi)容與主要工作
第二章 電子與物質(zhì)相互作用及其計算、模擬方法
    2.1 電子與物質(zhì)相互作用
        2.1.1 電離和激發(fā)
        2.1.2 散射
        2.1.3 電磁輻射
        2.1.4 正電子-電子湮沒
    2.2 電子在磁場中的運動
    2.3 蒙特卡羅方法Geant4
        2.3.1 Geant4方法介紹
        2.3.2 模塊單元分類
        2.3.3 物理過程
        2.3.4 粒子在磁場中的運動
        2.3.5 并行計算
    2.4 本章小結
第三章 磁場條件下多層結構設計及屏蔽性能研究
    3.1 引言
    3.2 結構設計與條件設置
        3.2.1 鋁/真空/鋁多層結構
        3.2.2 材料選擇
        3.2.3 磁場設置
        3.2.4 影響因數(shù)設置
    3.3 屏蔽性能評估方法
        3.3.1 透射粒子統(tǒng)計
        3.3.2 體素模型劑量評估
    3.4 20MeV單能電子屏蔽結果與分析
        3.4.1 傳統(tǒng)屏蔽方式對比
        3.4.2 磁感應強度影響
        3.4.3 層數(shù)影響
    3.5 連續(xù)的高能電子屏蔽結果與分析
        3.5.1 對比傳統(tǒng)屏蔽方式
        3.5.2 磁感應強度影響
        3.5.3 鋁層數(shù)影響
    3.6 本章小結
第四章 磁場條件下蜂窩與泡沫結構設計及屏蔽性能研究
    4.1 引言
    4.2 結構設計與條件設置
        4.2.1 蜂窩、泡沫結構
        4.2.2 材料選擇
        4.2.3 磁場設置
        4.2.4 影響因素設置
    4.3 屏蔽性能評估方法
        4.3.1 透射粒子統(tǒng)計
        4.3.2 體模劑量評估
    4.4 20MeV單能電子屏蔽結果與分析
        4.4.1 傳統(tǒng)屏蔽方式對比
        4.4.2 磁感應強度影響
        4.4.3 空心立方體尺寸的影響
    4.5 連續(xù)的高能電子屏蔽結果與分析
        4.5.1 傳統(tǒng)屏蔽方式對比
        4.5.2 磁感應強度影響
        4.5.3 空心立方體尺寸的影響
    4.6 蜂窩結構、泡沫結構與多層結構屏蔽性能的對比
    4.7 本章小結
第五章 蜂窩、泡沫結構Workbench壓縮性能研究
    5.1 引言
    5.2 Workbench軟件介紹
    5.3 模擬前處理設置
        5.3.1 模型建立
        5.3.2 材料設置
        5.3.3 網(wǎng)格劃分
        5.3.4 條件設定
    5.4 壓縮性能結果與分析
        5.4.1 空心立方體不同尺寸的蜂窩結構壓縮性能模擬
        5.4.2 空心立方體不同尺寸的泡沫結構壓縮性能模擬
    5.5 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 研究工作總結
    6.2 研究工作展望
參考文獻
致謝
在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文



本文編號：3810102