Труды КНЦ (Естественные и гуманитарные науки вып.2/2023(2))

(или зависимостей от глубины), где измеряемая величина может быть выражена либо в единицах потока (см"2с_1), либо как скорость ионизации (см"3с_1). Одной из прикладных задач, в которой используются эти данные — оценка радиационной безопасности на высотах полета гражданских авиалайнеров, особенно в области высоких широт. Однако получаемые единицы измерения неудобны и требуют приведения к стандартной величине, а именно к эквивалентной дозе, выражаемой в зивертах. Такая работа была проведена нами ранее (Маурчев Е. А. и др., 2022). Проведение исследования стало необходимым, поскольку во время событий GLE (Ground Level Enhancement — эффект возрастания скорости счета на нейтронных мониторах) абсолютное значение первичного потока протонов может увеличиваться на несколько порядков. Такое возрастание величины потока на высотах полетов авиалайнеров может приводить к тому, что экипаж и пассажиры на борту воздушного судна могут получать значительную дозу облучения. Задачей предыдущей работы была количественная оценка этой величины. Следует заметить, что расчеты эквивалентной дозы уже проводились в рамках решения подобных задач (например, в работах (Mishev et al., 2015; Menzel H. G., 2010) экспериментально и при помощи PLANETOCOSMICS). Однако одной из главных ниших целей было создание собственного инструмента, на базе имеющихся у нас собственных разработанных моделей. В данной статье представлено описание первого приближения модели оценки эквивалентной дозы излучения в режиме реального времени. Входными данными на сегодня являются потоки протонов, получаемые при помощи спутника GOES. Выходными данными являются значения эквивалентной дозы на высоте 10 км в виде глобального распределения, которое транслируется в режиме online на сайте нашего проекта (http: .ruscosmics.ru ). М етодика Для расчета прохождения протонов космических лучей используется созданная в Полярном геофизическом институте (ПГИ) модель, основанная на пакете для разработки программ GEANT4 (Allison J. et al., 2016). Параметризация модели атмосферы Земли выбирается таким образом, чтобы распределение плотности, температуры и состава было максимально приближенно к реальности, а также оптимизированно для расчетов. Для этого используется принцип построения так называемой «плоской» геометрии, в которой столб воздуха разделяется на необходимое количество слоев, в каждом из которых содержится доля от общей массы. Так, к примеру, в представленной работе столб разделен на 50 слоев, в каждом из которых содержание вещества составляет 2 % от общей массы столба. Параметры задаются при помощи модели NRLMSISE-00 (Picone J. M. et al., 2002). Следует заметить, что авторами данной статьи было произведено преобразование кода модели NRLMSISE-00 в класс на языке C++ и последующее встраивание ее в модель прохождения частиц КЛ через атмосферу Земли. Таким образом, расчет параметров атмосферы происходит каждый раз перед запуском моделирования и имеется возможность задавать необходимые входные данные (дата, время, высота и т. д.). Для учета физики взаимодействий используется готовый набор, который в GEANT4 называется QGSP_BERT_HP, включающий в себя стандартные электромагнитные взаимодействия, каскадные процессы (Amelin N. S. et al., 2001; Heikkinen A. et al., 2003), а также расчет прохождения нейтронов в соответствии с сечениями взаимодействий с энергиями ниже 20 МэВ (Garny S. et al., 2009). В первом приближении для определения нижнего порога энергии в спектре была выбрана карта значений вертикальной жесткости геомагнитного обрезания с шагом 5° по долготе и широте (Gvozdevsky B. B et al., 2018). Генератор первичных частиц на границе каждой области задается как точечный, с изотропным распределением. Плотность вероятности для выбора энергии первичной частицы соответствует форме необходимого спектра первичных частиц. То есть первичный энергетический спектр переводится в функцию плотности вероятности и создается генератор случайного числа с этой функцией. Дифференциальный энергетический спектр первичных протонов определяется по спутнику GOES (https: .www.swpc.noaa.gov/products/goes-proton-flux) в режиме реального времени и в дальнейшем аппроксимируется. Спектры первичных протонов, используемые в моделировании, представлены на рис. 1. Пример геометрии одной области моделирования, ограниченной шагом в 5°, и трекинга протонов с моноэнергией 10 ГэВ в проекции Z -Y представлен на рис. 2. В нашей работе проводится прямой расчет поглощенной энергии в объеме вещества (эквивалентной дозы) при помощи метода Монте-Карло. При этом используются все известные виды взаимодействий частиц, что позволяет получать наиболее точный результат. Более подробное описание методики представлено в работе (Маурчев Е. А. и др., 2022) Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Естественные и гуманитарные науки. 2023. Т. 2, № 2. С. 13-18. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Natural Sciences and Humanities. 2023. Vol. 2, No. 2. P. 13-18. © Маурчев Е. А., Германенко А. В., Балабин Ю. В., Гвоздевский Б. Б., 2023 14