Нейтронное излучение источника движущегося в гравитационном поле

Работа посвящена проблеме формирования нейтронного поля вблизи эллиптических орбит космических объектов, оснащённых ядерными энергетическими установками. На высокоэнергетическую часть спектра деления гравитационное поле не оказывает влияния. Радиационная безопасность обеспечивается справедливой для точечного источника триадой: активность–расстояние–время. Для тепловой (околотепловой) части спектра возникает связь между параметрами орбиты космического объекта и плотностью потока нейтронов. Рассмотрена гипотеза образования устойчивого нейтронного следа в объёме «тора» вокруг орбиты космического объекта. В работе представлены теоретические и численные свидетельства справедливости выдвинутой гипотезы. Во введении рассматривается сепарационный эффект принципа относительности Галилея при прямолинейном равномерном движении точечного изотропного источника нейтронов на плоскости. Иллюстрируется возникновение угловой асимметрии распределения нейтронов в неподвижной системе координат, когда их относительная скорость близка к переносной скорости источника. В этих условиях также фиксируется значительная дисперсия скоростей первоначально монохроматических нейтронов. Этот ожидаемый фундаментальный кинематический эффект обуславливает характерное распределение нейтронов в гравитационном поле при движении источника по кеплеровой орбите. Решение задачи проведено в пространстве скоростей. Утверждается, что если распределение нейтронов в пространстве скоростей таково, что их скорости коллинеарны орбитальной скорости источника, то это свидетельствует о существовании потока нейтронов вблизи орбиты. Проблема анализируется на примере одного витка гипотетической космической станции методом имитационного моделирования. С этой целью в восьми точках эллиптической орбиты генерировались пакеты тепловых нейтронов с изотропным угловым распределением. В системе координат, связанной с землёй, сравнивались потоки скоростей нейтронов и источника в выбранных точках орбиты. Полученные данные позволили рассчитать плотности потоков скоростей нейтронов в переднюю и заднюю полусферы относительно движения источника по орбите как функции полярного угла, при этом фиксировалось значение определителя корреляционной матрицы – индикатора коллинеарности векторов скоростей нейтронов в потоке. Результаты исследований подтверждают выдвинутую гипотезу о возможности образования «следа» на орбите источника тепловых нейтронов, что определяет необходимость учитывать его как значимый компонент радиационного риска.

1. Зродников А.В., Ионкин В.И. А.И. Лепунский и ядерные энергетические установки для космических исследований. Известия вузов. Ядерная энергетика. 2003;4:19–27. Режим доступа: https://static.nuclear-power-engineering.ru/journals/2003/04.pdf (дата обращения: 07.05.2024).

2. Гинзбург В.Л. Излучение равномерно движущихся источников (эффект Вавилова – Черенкова, переходное излучение и некоторые другие явления). Акустический журнал. 2005;51(1):24–36. Режим доступа: http://www.akzh.ru/pdf/2005_1_24-36.pdf (дата обращения: 07.05.2024).

3. Орлов С.А., Холшевников К.В. Орбитальный пылевой тор как огибающая поверхность семейства траекторий изотропно выброшенных частиц. Астрономический вестник. 2008;42(2):99–118. Режим доступа: https://naukarus.com/orbitalnyy-pylevoy-tor-kak-ogibayuschaya-poverhnost-semeystva-traektoriy-izotropno-vybroshennyh-chastits (дата обращения: 07.05. 2024).

4. Холшевников К.В., Орлов С.А. О форме облака частиц, выброшенных с поверхности небесного тела. Материалы 46-й Международной студенческой научной конференции: Физика Космоса. Екатеринбург, 30 января – 3 февраля 2017 г. С. 148–168. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=

5. (дата обращения: 07.05.2024).

6. Кошелев А.С., Севастьянов В.Д. Аналитическое представление спектра нейтронов деления 235U и 252Cf. Атомная энергия. 2000;88(4):299–303. Режим доступа: https://elib.biblioatom.ru/text/atomnaya-energiya_t88-4_2000/p299/

7. Кнут Д.Э. Искусство программирования. Т.2. Получисленные алгоритмы. Перевод с английского. Москва: Издательский дом Вильямс, 2001. 832 с. Режим доступа: https://djvu.online/file/AK1GKM4qtVd6r?ysclid=lxeefmw6wx154860458 (дата обращения: 07.05.2024).