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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

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

Radiation dose nowcast for the ground level enhancement on 10-11 September 2017

片岡 龍峰*; 佐藤 達彦; 三宅 晶子*; 塩田 大幸*; 久保 勇樹*

Space Weather, 16(7), p.917 - 923, 2018/07

 被引用回数:8 パーセンタイル:2.3(Astronomy & Astrophysics)

2017年9月10-11日にかけて、太陽高エネルギー粒子(SEP)放出を伴う太陽フレアが発生した。SEPは、磁気圏や大気圏を突破することが可能なため、地上中性子モニタの計数率上昇(Ground Level Enhancement)や航空機高度における被ばく線量を上昇させる可能性がある。そこで我々は、航空機被ばく警報システムWASAVIESを用いてこのイベント時の航空機高度による被ばく線量を評価した。その結果、標準巡航高度(高度約12km)における被ばく線量は最大でも2$$mu$$Sv/h程度であり、人体に影響があるレベルではないことが分かった。

論文

Real time and automatic analysis program for WASAVIES; Warning system for aviation exposure to solar energetic particles

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*

Space Weather, 16(7), p.924 - 936, 2018/07

 被引用回数:4 パーセンタイル:11.05(Astronomy & Astrophysics)

本研究では、航空機被ばく警報システムWASAVIESを改良し、太陽フレア時の航空機乗務員被ばく線量をリアルタイムで評価可能とした。具体的には、地上中性子モニタ計数率とGOES衛星により計測した高エネルギー陽子フラックスを5分毎にダウンロードし、そのデータを自動解析してWASAVIES物理モデルで必要となる4つのパラメータを決定することにより、世界各地での宇宙線被ばく線量の現況評価とその時間変化を予測するプログラムを開発した。改良したWASAVIESの性能は、21世紀に発生した3つの大きな太陽フレアイベントを解析することにより検証した。その結果、WASAVIESのリアルタイム線量評価結果は十分な精度を有するものの、その予報精度はイベント毎に大きく異なることが分かった。WASAVIESの結果は、近日中に情報通信機構の公開サーバーから発信される予定である。

論文

Air shower simulation for WASAVIES; Warning system for aviation exposure to solar energetic particles

佐藤 達彦; 片岡 龍峰*; 保田 浩志*; 八代 誠司*; 桑原 孝夫*; 塩田 大幸*; 久保 勇樹*

Radiation Protection Dosimetry, 161(1-4), p.274 - 278, 2014/10

 被引用回数:16 パーセンタイル:9.29(Environmental Sciences)

航空機乗務員は、銀河宇宙線(GCR)に恒常的に被ばくするのみならず、巨大な太陽フレアが発生した場合、それに伴って放出される太陽高エネルギー粒子(SEP)にも被ばくする。そのSEPによる被ばく線量を評価するため、われわれは、放射線挙動解析コードPHITSをベースに構築したGCRが引き起こす空気シャワーシミュレーション技術をSEPに応用し、単色のSEPが大気に入射したときの各高度における放射線フラックスを計算するデータベースを作成した。そして、そのデータベースを開発中の航空機被ばく警報システム(WASAVIES)に組み込み、過去における巨大太陽フレア時の被ばく線量を推定した。本稿では、WASAVIESの概要について説明するとともに、空気シャワーシミュレーションの詳細について解説する。

論文

Radiation dose forecast of WASAVIES during ground-level enhancement

片岡 龍峰*; 佐藤 達彦; 久保 勇樹*; 塩田 大幸*; 桑原 孝夫*; 八代 誠司*; 保田 浩志*

Space Weather, 12(6), p.380 - 386, 2014/06

 被引用回数:12 パーセンタイル:39.36(Astronomy & Astrophysics)

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、航空機高度における宇宙線被ばく線量が急激に上昇する可能性がある。そのような事象に対していち早く警報を発するため、我々は、物理モデルに基づいて太陽フレア時の航空機高度における被ばく線量を予測するシステムWASAVIESを開発した。WASAVIESには、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを用いて実施した空気シャワーシミュレーションの結果をまとめたデータベースが組み込まれている。そのため、WASAVIESは、航空機高度における被ばく線量の時間変化を、太陽フレア発生後に最も早くかつシンプルに予測することができる。

口頭

最高エネルギー太陽放射線に対する空気シャワーシミュレーション

佐藤 達彦; 保田 浩志*; 片岡 龍峰*; 八代 誠司*; 桑原 孝夫*; 塩田 大幸*

no journal, , 

太陽の爆発事象から地球に向かって放出される高エネルギー放射線(SEP)は、最大規模のもので5mSvもの被ばく線量を航空機搭乗者に与える可能性がある。したがって、その予測は宇宙天気予報や放射線防護などの複数の研究分野で最重要課題として知られている。そこでわれわれは、太陽物理学や地球電磁気学などさまざまな分野の専門家と協力し、太陽コロナ衝撃波加速,太陽風磁気流体,空気シャワーに対する最新のシミュレーション技術を応用した理論的なSEP予報システムWASAVIES(WArning System for AVIation Exposure to SEP)を開発している。本発表では、原子力機構が中心となって開発した計算コードPHITSをSEPが引き起こす空気シャワーシミュレーションに応用した初期結果について報告する。

口頭

Space weather hazards on aviation exposure

佐藤 達彦; 片岡 龍峰*; 保田 浩志*; 八代 誠司*; 桑原 孝夫*; 塩田 大幸*

no journal, , 

巨大な太陽フレアが発生した場合、太陽から放出される高エネルギー太陽放射線(SEP)の影響により航空機高度の被ばく線量は短時間で劇的に上昇する。そのような場合、1飛行あたりの被ばく線量が1mSvを超えることがあり、被ばく線量の時間変化を予測して適切な対応をとる必要が生じる可能性がある。しかし、太陽フレアの発生や時間変化を予測することは科学的に極めて困難であり、そのような予報システムは未だ完成していない。本発表では、航空機被ばく線量予測の観点から宇宙天気予報の必要性をレビューするとともに、報告者らが取り組んでいるSEPによる航空機被ばく警報システムWASAVIESの開発の現状について報告する。

口頭

高エネルギー太陽放射線が引き起こす空気シャワーシミュレーションの精度検証

佐藤 達彦; 保田 浩志*; 片岡 龍峰*; 八代 誠司*; 桑原 孝夫*; 塩田 大幸*

no journal, , 

巨大な太陽フレアが発生した場合、太陽から大量の高エネルギー太陽放射線(SEP)が放出される。大気に入射したSEPは、大気圏内で中性子などを発生しながら空気シャワーを引き起こし、宇宙線被ばく線量を短時間で劇的に上昇させる。したがって、その被ばく線量を的確に評価するためには、精度の高い空気シャワーシミュレーションが不可欠となる。そこでわれわれは、PHITSコードを用いて大気圏内に単色の陽子が入射したときの挙動を解析し、各高度における放射線フラックスのデータベースを構築した。そして、そのデータベースと人工衛星を用いて測定した太陽フレア時の衛星軌道上の陽子フラックスを組合せ、そのときの地上中性子モニタの計数率を計算した。その結果、計算値と実測値はよく一致することがわかり、本研究による空気シャワーシミュレーションの妥当性が証明された。発表では、この精度検証結果について紹介するとともに、SEP被ばくが航空機乗務員に与える影響について考察する。

口頭

Development of WASAVIES (Warning System of AVIation Exposure to SEP); System overview

佐藤 達彦; 保田 浩志*; 片岡 龍峰*; 八代 誠司*; 桑原 孝夫*; 塩田 大幸*; 久保 勇樹*

no journal, , 

巨大な太陽フレアが発生した場合、太陽から放出される高エネルギー太陽放射線(SEP)の影響により航空機高度の被ばく線量は短時間で劇的に上昇する。その被ばく線量増加を的確に予測するため、われわれの研究チームでは、高々度SEP被ばく警報システムWASAVIESの開発に取り組んでいる。WASAVIESでは、まず、宇宙天気に関する最新の情報に基づいて大気に入射するSEPスペクトルをフレア発生から6時間以内に予測する。その後、原子力機構が中心となって開発している粒子輸送計算コードPHITSを用いて作成した大気圏内宇宙線スペクトルデータベースを用いて、入射SEPフラックスを各高度における被ばく線量に変換する。発表では、現状のシステムで、過去における太陽フレア時の中性子モニタ計数率変化をどの程度予測できるか検証した結果について報告する。

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

Radiation dose estimation during the ground level enhancement on 10-11 September 2017 using 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*; 辻野 貴士*

no journal, , 

2017年9月10-11日にかけて、太陽高エネルギー粒子(SEP)放出を伴う太陽フレアが発生した。SEPは、磁気圏や大気圏を突破することが可能なため、地上中性子モニタの計数率上昇(Ground Level Enhancement)や航空機高度における被ばく線量を上昇させる可能性がある。そこで我々は、航空機被ばく警報システムWASAVIESを用いてこのイベント時の航空機高度による被ばく線量を評価した。その結果、標準巡航高度(高度約12km)における被ばく線量は最大でも2$$mu$$Sv/h程度であり、人体に影響があるレベルではないことが分かった。本発表では、この解析結果を説明するとともに、我々が開発したWASAVIES自動計算システム(情報通信機構のホームページより近日中に公開予定)の概要について紹介する。

口頭

WASAVIES: Warning system for aviation exposure to solar energetic particles

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*

no journal, , 

科学研究費補助金(科研費)新学術領域PSTEPの枠組みで、巨大な太陽フレアが発生した場合の航空機高度における被ばく線量を推定・予報するシステムWASAVIESを開発し、その精度を21世紀に発生した大きな太陽フレアイベントを解析することにより検証した。その結果、WASAVIESにより推定した地上及び人工衛星における宇宙線強度は実測値をよく再現することが分かり、航空機高度における被ばく線量の計算精度も十分にあることが保証された。WASAVIESは、近い将来、NICTの宇宙天気情報サービスの一環として公開される予定である。

口頭

Current status of WASAVIES: Warning system for aviation exposure to solar energetic particles

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*

no journal, , 

原子力機構は、科学研究費補助金(科研費)新学術領域PSTEPの枠組みで、巨大な太陽フレアが発生した場合の航空機高度における被ばく線量を推定・予報するシステムWASAVIESの開発を進めている。本発表では、その開発の現状、特に最近開発したリアルタイム自動解析アルゴリズムについて紹介する。自動解析アルゴリズムでは、GOES衛星により観測した陽子フラックスと地上中性子モニタ計数率を5分間隔でダウンロードし、あらかじめ計算しておいたいくつかの太陽フレアのパターンから最適なものを選択する。その精度は、21世紀に発生した複数の太陽フレアイベントにより検証されている。WASAVIESは、今後、情報通信研究機構のウェブサイトより公開される予定である。

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。

口頭

Recent improvement of WASAVIES; Warning system for aviation exposure to solar energetic particle

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*

no journal, , 

原子力機構は、科学研究費補助金(科研費)新学術領域PSTEPの枠組みで、巨大な太陽フレアが発生した場合の航空機高度における被ばく線量を推定・予報するシステムWASAVIESの開発を進めている。本発表では、その開発の現状、特に最近開発したリアルタイム自動解析アルゴリズムについて紹介する。自動解析アルゴリズムでは、GOES衛星により観測した陽子フラックスと地上中性子モニタ計数率を5分間隔でダウンロードし、あらかじめ計算しておいたいくつかの太陽フレアのパターンから最適なものを選択する。その精度は、21世紀に発生した複数の太陽フレアイベントにより検証されている。本発表では、最近開発したWASAVIESのWebインタフェイスについて詳細に紹介する予定である。

口頭

Current status of WASAVIES; Warning system for aviation exposure to solar energetic particles

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*

no journal, , 

原子力機構は、科学研究費補助金(科研費)新学術領域PSTEPの枠組みで、巨大な太陽フレアが発生した場合の航空機高度における被ばく線量を推定・予報するシステムWASAVIESの開発を進めている。本発表では、その開発の現状、特に最近開発したリアルタイム自動解析アルゴリズムについて紹介する。自動解析アルゴリズムでは、GOES衛星により観測した陽子フラックスと地上中性子モニタ計数率を5分間隔でダウンロードし、あらかじめ計算しておいたいくつかの太陽フレアのパターンから最適なものを選択する。その精度は、21世紀に発生した複数の太陽フレアイベントにより検証されている。WASAVIESは、情報通信研究機構のウェブサイトより3月に公開される予定である。

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