Kosmische Strahlung bezieht sich auf Strahlungsquellen in Form von kosmischen Strahlen , die von der Sonne oder aus dem Weltraum kommen. Die Erde wurde schon immer von energiereichen Partikeln aus dem Weltraum bombardiert, die in der unteren Atmosphäre Sekundärpartikelschauer erzeugen. Geladene Teilchen (insbesondere hochenergetische Protonen) von der Sonne und dem Weltraum Interact mit der Atmosphäre der Erde und eine Magnetfeld zu erzeugen , Dusche von Strahlung (dh Luftdusche), typischerweise Beta und Gammastrahlung . Wenn Sie in höheren Lagen leben oder ein häufiger Fluggast sind, kann diese Exposition erheblich höher sein, da die Atmosphäre hier dünner ist. Die Auswirkungen des Erdmagnetfeldesbestimmt auch die Dosis aus der kosmischen Strahlung .
In Bodennähe tragen die Myonen mit Energien, die meist zwischen 1 und 20 GeV liegen, etwa 75% zur absorbierten Dosisrate in freier Luft bei. Der Rest stammt von Elektronen, die von den Myonen erzeugt werden oder in der elektromagnetischen Kaskade vorhanden sind. Die jährliche Dosis der kosmischen Strahlung auf Meereshöhe beträgt etwa 0,27 mSv (27 mrem).
Zusammensetzung der kosmischen Strahlung
Die primäre kosmische Strahlung besteht aus einer Mischung von hochenergetischen Protonen (~ 87%), Alpha-Teilchen (~ 11%), hochenergetischen Elektronen (~ 1%) und einer Spur schwererer Kerne (~ 1%). Die Energie dieser Partikel liegt zwischen 10 8 eV und 10 20 eV. Ein sehr kleiner Anteil sind stabile Antimaterieteilchen wie Positronen oder Antiprotonen . Die genaue Natur dieser verbleibenden Fraktion ist ein Bereich der aktiven Forschung.
In der Folge entstehen durch Wechselwirkungen zwischen Primärpartikeln und der Erdatmosphäre eine Vielzahl von Sekundärpartikeln , insbesondere Neutronen und geladene Pionen . Da es sich bei Pionen um kurzlebige subatomare Partikel handelt, entstehen beim anschließenden Zerfall der Pionen hochenergetische Myonen . In Bodennähe tragen die Myonen mit Energien, die meist zwischen 1 und 20 GeV liegen, etwa 75% zur absorbierten Dosisrate in freier Luft bei. Die Dosisleistung der kosmischen Strahlung variiert in verschiedenen Teilen der Welt und hängt stark vom Erdmagnetfeld , der Höhe und dem Sonnenzyklus ab. Die Dosisleistung für kosmische Strahlung in Flugzeugen ist so hoch, dass laut UNSCEAR 2000-Bericht der Vereinten Nationen Flugpersonal im Durchschnitt mehr Dosisleistung erhält als jeder andere Arbeitnehmer, auch in Kernkraftwerken.
Wir müssen auch die Neutronen in Bodennähe einbeziehen. Kosmische Strahlung interagiert mit Kernen in der Atmosphäre und erzeugt auch energiereiche Neutronen . Laut UNSCEAR beträgt die Fluenz von Neutronen 0,0123 cm –2 s –1 auf Meereshöhe bei einem geomagnetischen Breitengrad von 45 N. Basierend auf diesen Angaben wird die effektive jährliche Dosis von Neutronen auf Meereshöhe und bei einem Breitengrad von 50 Grad auf 0,08 mSv geschätzt (8 mrem). Bemerkenswerterweise ist der Neutronenfluss in der Nähe größerer schwerer Objekte, z. B. von Gebäuden oder Schiffen, höher. Dieser Effekt wird als „kosmisch strahleninduzierte Neutronensignatur“ oder “ Schiffseffekt “ bezeichnet“, Wie es erstmals bei Schiffen auf See festgestellt wurde. Kosmische Strahlen erzeugen Schauer in der Atmosphäre, die ein breites Spektrum an sekundären Neutronen, Myonen und Protonen umfassen. Die sekundären Neutronen können sehr energiereich sein und in bodennahen Materialien Abplatzungen hervorrufen. In der Nähe größerer schwererer Objekte werden diese bei Spallationsereignissen erzeugten Mehrfachneutronen daher als „Schiffseffekt“ -Neutronen bezeichnet .
Dosisleistung im Flugzeug – Strahlung im Flug
Die Exposition gegenüber kosmischer Strahlung nimmt mit der Höhe rasch zu. Im Flug sind zwei Hauptquellen natürlicher Strahlung zu berücksichtigen: Galaktische kosmische Strahlen, die immer vorhanden sind, und Sonnenprotonenereignisse, manchmal auch als solare kosmische Strahlen (SCR) bezeichnet, die sporadisch auftreten. Die Dosisleistung der kosmischen Strahlung variiert in verschiedenen Teilen der Welt und hängt stark vom Erdmagnetfeld, der Höhe und dem Sonnenzyklus ab. Das Strahlungsfeld in Flugzeughöhen besteht aus Neutronen, Protonen und Pionen. Im Flug tragen Neutronen 40 – 80% zur Äquivalentdosis beiAbhängig vom Erdmagnetfeld, der Höhe und dem Sonnenzyklus. Die Dosisleistung für kosmische Strahlung in Flugzeugen ist so hoch (aber nicht gefährlich), dass laut UNSCEAR 2000-Bericht der Vereinten Nationen Flugpersonal im Durchschnitt mehr Dosisleistung erhält als jeder andere Arbeitnehmer, auch in Kernkraftwerken.
Die Bodendosisleistung beträgt im Durchschnitt etwa 0,10 μSv / h, kann jedoch bei der maximalen Flughöhe (8,8 km oder 29.000 ft) etwa 2,0 μSv / h (oder noch höhere Werte) erreichen. Eine Dosisrate von 4 μSv / h kann verwendet werden, um die durchschnittliche Dosisrate für alle Langstreckenflüge (aufgrund höherer Flughöhen) darzustellen. Es muss hinzugefügt werden, dass für Überschallflugzeuge wie die Concorde, die in 3,5 Stunden einen Transatlantikflug durchführen könnten, die Expositionsrate (ca. 9 μSv / h ) in ihrer Höhe von 18 km genug erhöht wurde, um die gleiche Exposition durch kosmische Strahlung per zu erzielen Kreuzung wie bei herkömmlichen Jets, die sich in einer Entfernung von ca. 8 km bewegen.
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