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論文

Nowcast and forecast of galactic cosmic ray (GCR) and solar energetic particle (SEP) fluxes in magnetosphere and ionosphere; Extension of WASAVIES to earth orbit

佐藤 達彦; 片岡 龍峰*; 塩田 大幸*; 久保 勇樹*; 石井 守*; 保田 浩志*; 三宅 晶子*; 三好 由純*; 上野 遥*; 永松 愛子*

Journal of Space Weather and Space Climate (Internet), 9, p.A9_1 - A9_11, 2019/03

 被引用回数:3 パーセンタイル:38.57(Astronomy & Astrophysics)

巨大な太陽フレア発生時における宇宙飛行士のリアルタイム被ばく線量評価モデルの開発は、宇宙放射線防護研究で最も挑戦的なトピックの1つである。そこで、原子力機構では、科学研究費補助金(科研費)新学術領域PSTEPの枠組みで、国内の研究機関や大学と協力して、航空機被ばく警報システムWASAVIESを地球衛星軌道に拡張したWASAVIES-EOを開発した。WASAVIES-EOは、任意の地球衛星軌道上における巨大太陽フレア時の銀河宇宙線及び太陽高エネルギー粒子をリアルタイムで推定することができる。また、国際宇宙ステーション(ISS)の乗組員の実効線量当量も計算可能であり、その計算精度は、POSE衛星で測定した陽子フラックス及びISS内で測定した吸収線量により検証した。

論文

Comparison of cosmic-ray environments on earth, moon, mars and in spacecraft using PHITS

佐藤 達彦; 永松 愛子*; 上野 遥*; 片岡 龍峰*; 三宅 晶子*; 武田 和雄*; 仁井田 浩二*

Radiation Protection Dosimetry, 180(1-4), p.146 - 149, 2018/08

 被引用回数:9 パーセンタイル:84.45(Environmental Sciences)

宇宙線環境は、太陽活動、磁場、遮へい効果の影響を受け、場所や時間によって大きく異なる。本研究では、原子力機構が中心となって開発している放射線挙動解析コードPHITSを用いて、地球・月・火星及び低軌道や惑星間空間にある宇宙機内の宇宙線環境を評価した。その際、惑星や宇宙機に入射する宇宙線フラックスは、ドイツDLRが開発した銀河宇宙線モデルと捕捉放射線モデルAP9/AE9を用いて再現し、宇宙機は、宇宙航空研究開発機構が開発した仮想国際宇宙ステーションモデルを用いて模擬した。そして、得られた結果を比較することにより、様々な宇宙線環境における最適な宇宙線遮へい方法に関して検討した。

論文

Space radiation dosimetry to evaluate the effect of polyethylene shielding in the Russian segment of the International Space Station

永松 愛子*; Casolino, M.*; Larsson, O.*; 伊藤 毅*; 安田 仲宏*; 北城 圭一*; 島田 健*; 武田 和雄*; 津田 修一; 佐藤 達彦

Physics Procedia, 80, p.25 - 35, 2015/12

 被引用回数:5 パーセンタイル:88.33

宇宙航空研究開発機構(JAXA)では国際宇宙ステーション(ISS)のロシアセグメントにおいて、個人線量計の遮へい材料の影響について検討するALTCRISS計画を進めている。JAXAの受動積算型宇宙放射線計測システム(PADLES)は、固体飛跡検出器CR-39とTLD線量計から構成される。ALTCRISS計画において、個人被ばく線量を正確に測定することを目的として固体飛跡検出器の材料であるCR-39と、旧日本原子力研究所で開発された人体軟組織等価材料(NAN-JAERI)をPADLESに装着した。PADLESをポリエチレン材に装着している、また装着していない条件で得た線量値について、2つの組織等価材(CR-39、NAN-JAERI)を装着した条件での線量値と比較した。今回は、ISSのALTCRISS計画で、2005年から2007年の間に実施したフェーズ1からフェーズ4における測定結果について報告する。

口頭

たんぽぽ(地球と宇宙空間の微生物と有機物の双方向伝播)WG報告; 微生物と有機物の宇宙曝露

横堀 伸一*; 小林 憲正*; 三田 肇*; 薮田 ひかる*; 中川 和道*; 鳴海 一成; 林 宣宏*; 富田 香織*; 河口 優子*; 清水 康之*; et al.

no journal, , 

現在準備を進めている国際宇宙ステーション(ISS)日本実験棟(JEM)の曝露部での宇宙実験「有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集(たんぽぽ)」の中の、微生物と有機物の宇宙曝露実験についてその進行状況を報告する。微生物宇宙曝露実験は、生物の長期宇宙生存可能性の検討、有機物宇宙曝露実験は、宇宙起源の生命の起原に関連する有機物の宇宙での変成を検討する。微生物、有機物の双方について、宇宙曝露サンプルをほぼ選定を終え、宇宙曝露実験に対する地上対照データの収集を引き続き進めている。また、これらのサンプルの宇宙曝露方法についても、検討を行っている。

口頭

Astronaut dose estimation using the PHITS code in combination with realistic models of the Kibo module and the MATROSHKA phantom

佐藤 達彦; 永松 愛子*; 武田 和雄*; 仁井田 浩二*; Puchalska, M.*; Sihver, L.*; Reitz, G.*

no journal, , 

宇宙飛行士の被ばく線量評価は、長期宇宙滞在を計画するうえで極めて重要となる。そのため宇宙航空研究開発機構(JAXA)は、欧州宇宙機構(ESA)などと協力して、国際宇宙ステーションきぼうモジュール内に人体ファントムMATROSHKAを設置し、その被ばく線量を計測した。本研究では、原子力機構が中心となって開発している粒子線輸送計算コードPHITSに、JAXAが開発したきぼうモジュールモデル及びChalmers工科大学が開発したMATROSHKAファントム数値モデル(NUNDO)を組合せ、測定結果のシミュレーションによる再現精度を検証した。その結果、臓器線量などの測定値と計算値は比較的よく一致することがわかり、PHITSが宇宙飛行士被ばく線量に適応できることを実証した。

口頭

Estimation of astronaut dose inside the Kibo module during large solar flare events

佐藤 達彦; 片岡 龍峰*; 永松 愛子*

no journal, , 

巨大な太陽フレアが発生した場合、大量の太陽高エネルギー粒子(SEP)が放出され、国際宇宙ステーションに滞在する宇宙飛行士は重大な被ばく影響を受ける可能性がある。報告者は、これまで、太陽フレア時の航空機乗務員に対する被ばく線量評価を目的として、大気圏内におけるSEPフラックス予測モデルWASAVIESの開発に取り組んできた。また、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを用いて、国際宇宙ステーション「きぼう」モジュール内における銀河宇宙線環境計算モデルを宇宙航空研究開発機構(JAXA)と共同で構築した。本研究では、これら2つのモデルを組み合わせることにより、太陽フレア時に「きぼう」モジュール内に滞在する宇宙飛行士が受ける被ばく線量を評価する手法を新たに開発した。発表では、WASAVIESやPHITSの概要について紹介するとともに、過去に発生した巨大フレア時の宇宙飛行士被ばく線量計算結果について報告する。

口頭

Space radiation dosimetry in Kibo module, 2; Simulation

佐藤 達彦; 永松 愛子*; 武田 和雄*; 仁井田 浩二*; Puchalska, M.*; Sihver, L.*

no journal, , 

宇宙飛行士の宇宙線被ばく線量評価は、長期滞在型ミッションを計画する上で極めて重要となる。そこで、原子力機構では、宇宙開発機構(JAXA)との共同研究の一環として、国際宇宙ステーションきぼうモジュール内の宇宙線環境シミュレーションモデルを開発した。シミュレーションモデルは、原子力機構が中心となって開発した粒子・重イオン輸送計算コードPHITSと、JAXAが中心となって開発した仮想きぼうモジュールにより構成される。開発したモデルの精度検証を、きぼうモジュール内で実施した2つの放射線計測実験(Area PADLES及びMATROSHKA-Kibo)結果を用いて実施した。その結果、開発したモデルは、捕捉陽子の東西効果を考慮することにより、それら実験値を精度よく再現できることが分かった。

口頭

Space radiation dosimetry in Kibo module, 1; Measurement

永松 愛子*; 佐藤 達彦; 北城 圭一*; 島田 健*; 坂根 小百合*; 武田 和雄*; 仁井田 浩二*

no journal, , 

宇宙飛行士の宇宙線被ばく線量評価は、長期滞在型ミッションを計画する上で極めて重要となる。2008年に日本の実験棟「きぼう」モジュールが国際宇宙ステーション(ISS)に取り付けられて以降、そのモジュール内で受動・統合型線量計PADLESを用いた様々な宇宙線被ばく線量計測が行われてきた。これまでに、数100個のPADLESがきぼうモジュール内に設置され、その測定結果から、ISSの高度や船壁厚の違いにより被ばく線量が変動することが分かっている。本発表では、これまできぼうモジュール内で実施された宇宙線被ばく線量計測結果についてまとめるとともに、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを用いた解析結果についても紹介する。

口頭

Space and terrestrial cosmic-ray environments estimated using PHITS and EXPACS

佐藤 達彦; 安部 晋一郎; 永松 愛子*

no journal, , 

宇宙及び地球上で使用する半導体における宇宙線に起因するソフトエラーの発生率(SER)を推定するためには、宇宙線環境の評価が不可欠となる。本発表では、原子力機構が中心となって開発中の粒子・重イオン輸送計算コードPHITS及びエクセルベースの大気圏内宇宙線フラックス評価ソフトウェアEXPACSを用いた宇宙及び地球上の宇宙線環境評価モデルに関して紹介する。また、例として、EXPACSを用いて計算したSERとJESD90Aに記載された標準手法を用いて計算したSERの比較結果に関しても報告する。地上10kmにおけるSERの評価結果について、JSED90AはEXPACSと比較して約50%高い値を示した。両者の差は、JESD89Aモデルが採用する宇宙線スペクトル単純スケーリング法の不正確さに起因すると考えられる。

口頭

Simulation of the radiation environment inside ISS using the PHITS code

佐藤 達彦; 永松 愛子*; 武田 和雄*; 仁井田 浩二*; Puchalska, M.*; Sihver, L.*

no journal, , 

宇宙飛行士の宇宙線被ばく線量評価は、長期滞在型ミッションを計画する上で極めて重要となる。そこで、原子力機構では、宇宙航空研究開発機構(JAXA)との共同研究の一環として、国際宇宙ステーション(ISS)きぼうモジュール内の宇宙線環境シミュレーションモデルを開発した。シミュレーションモデルは、原子力機構が中心となって開発した粒子・重イオン輸送計算コードPHITSと、JAXAが中心となって開発した仮想ISSモジュール群により構成される。開発したモデルの精度検証を、きぼうモジュール内で実施した2つの放射線計測実験(Area PADLES及びMATROSHKA-Kibo)結果を用いて実施した。その結果、開発したモデルは、捕捉陽子の東西効果やきぼう以外のモジュールの存在などを考慮することにより、それら実験値を精度よく再現できることが分かった。

口頭

Radiation protection of humans in space and aviation; Current states and future needs on the warning system for aviation exposure to SEP (WASAVIES)

佐藤 達彦; 石井 守*; 片岡 龍峰*; 久保 勇樹*; 簑島 敬*; 三好 由純*; 永松 愛子*; 塩田 大幸*; 高島 健*; 保田 浩志*

no journal, , 

太陽高エネルギー粒子(SEP)による宇宙飛行士や航空機乗務員の被ばく線量予報は、宇宙天気研究の中でも最も難しい課題の1つである。我々は、過去5年間にわたって、航空機被ばく警報システムWASAVIESを開発してきた。WASAVIESは、物理ベースのモデルを用いて大気上空におけるSEPフラックスを計算し、そのフラックスに空気シャワーシミュレーションに基づくデータベースを組み合わせて航空機高度における被ばく線量を導出する。しかし、物理モデルの計算に必要なパラメータを決定するためには、最低でもイベントが発生してから2.5時間を要するため、現状では、イベントのピーク時の被ばく線量を予報することはできない。そこで、我々は、科研費新学術領域PSTEPの枠組みで、それらパラメータを決定するまでの時間短縮や、経験モデルに基づくSEP被ばく線量の現況報告システムの開発に取り組んでいる。発表では、WASAVIESの概要と今後の開発戦略について紹介する。

口頭

放射線挙動解析コードPHITSを用いた宇宙線被ばく線量評価

佐藤 達彦; 永松 愛子*; 上野 遥*; 片岡 龍峰*; 三宅 晶子*; 武田 和雄*; 仁井田 浩二*

no journal, , 

モンテカルロ放射線挙動解析コードPHITSを基盤技術として、宇宙線被ばく線量評価モデルの開発を進めている。具体的には、まず、宇宙航空研究開発機構(JAXA)が中心となって開発を進めている任意軌道の宇宙線環境評価モデルにより宇宙機外の宇宙線フラックスを計算する。次に、その情報を入力情報として国際宇宙ステーション(ISS)など宇宙機内における宇宙線挙動をPHITSで詳細に解析することにより、その中に滞在する宇宙飛行士や半導体機器の被ばく線量を推定する。発表では、PHITSや宇宙線環境評価モデルの概要を中心に紹介する。

口頭

Real-time estimation of astronaut doses during large solar particle events based on WASAVIES

佐藤 達彦; 片岡 龍峰*; 塩田 大幸*; 久保 勇樹*; 石井 守*; 保田 浩志*; 三宅 晶子*; Park, I.*; 三好 由純*; 上野 遥*; et al.

no journal, , 

巨大な太陽フレア発生時における宇宙飛行士のリアルタイム被ばく線量評価モデルの開発は、宇宙放射線防護研究で最も挑戦的なトピックの1つである。そこで原子力機構では、科学研究費補助金(科研費)新学術領域PSTEPの枠組みで、航空機被ばく警報システムWASAVIESを地球衛星軌道に拡張したWASAVIES-EOの開発を進めている。本発表では、WASAVIES-EOの計算アルゴリズムについて解説するとともに、それを近年発生した3つの巨大太陽フレアに適用した結果について紹介する。

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