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論文

Atmospheric ionizations by solar X-rays, solar protons, and radiation belt electrons in September 2017 space weather event

村瀬 清華*; 片岡 龍峰*; 西山 尚典*; 佐藤 薫*; 堤 雅基*; 田中 良昌*; 小川 泰信*; 佐藤 達彦

Space Weather, 21(12), p.e2023SW003651_1 - e2023SW003651_11, 2023/12

大気に降り注ぐ高エネルギー粒子によるオゾン層などの影響を調べるには、それら粒子による電離量の空間・時間分布を正確に把握する必要がある。そこで、我々は、2017年9月に発生した太陽フレア時における大気圏内電離量の空間・時間分布に対する観測値を粒子・重イオン輸送計算コードPHITSによる計算値と比較した。その結果、計算値は観測値をファクター2の範囲内で再現できることが分かり、本研究で開発した手法が宇宙天気研究に貢献できることを明らかにした。

論文

Local environmental effects on cosmic ray observations at Syowa Station in the Antarctic; PARMA-based snow cover correction for neutrons and machine learning approach for neutrons and muons

片岡 龍峰*; 佐藤 達彦; 加藤 千尋*; 門倉 昭*; 小財 正義*; 三宅 晶子*; 村瀬 清華*; 吉田 理人*; 冨川 喜弘*; 宗像 一起*

Journal of Space Weather and Space Climate (Internet), 12, p.37_1 - 37_11, 2022/11

 被引用回数:0 パーセンタイル:26.57(Astronomy & Astrophysics)

2019$$sim$$2020年の太陽活動極小期における銀河宇宙線の変動は、2次中性子及びミューオンで異なる傾向を示す。その違いの原因を明らかにするため、Echo State Network (ESN)と呼ばれる機械学習法を用いて、中性子モニタ及びミューオン検出器計数率から周辺環境による依存性を取り除く補正方法を構築した。その結果、周辺環境の影響を補正した後であっても、ミューオン検出器の計数率は2019年後半から減少し始め、その年の前半から減少し始めていた中性子モニタの計数率とは異なる傾向を示すことが確認できた。この結果は、太陽活動による宇宙線フラックスの変動が、そのリジディティに依存していることを示唆している。

論文

Mesospheric ionization during substorm growth phase

村瀬 清華*; 片岡 龍峰*; 西山 尚典*; 西村 耕司*; 橋本 大志*; 田中 良昌*; 門倉 昭*; 冨川 喜弘*; 堤 雅基*; 小川 泰信*; et al.

Journal of Space Weather and Space Climate (Internet), 12, p.18_1 - 18_16, 2022/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Astronomy & Astrophysics)

巨大な太陽フレアによってもたらされる太陽風により磁気圏内にエネルギーが溜まり、そのエネルギーが一気に解放されるサブストームが発生する。そのサブストームが発生する際、高エネルギー電子が大量に中間圏まで降り注ぐ事象(EEP)がしばしば観測されるが、その詳細な発生メカニズムは解明されていない。本研究では、あらせ衛星により観測された2つのEEPに対して、3次元グローバル電磁流体力学的(MHD)シミュレーションや放射線挙動解析コードPHITSを使った解析によりその発生メカニズムを検討した。その結果、カレントシート散乱とwave-particle散乱がEEPの初期及びサブストーム発生後に重要な役割を果たしていることが示唆された。

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:6 パーセンタイル:40.13(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

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:19 パーセンタイル:70.8(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:17 パーセンタイル:68.93(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

Cosmic ray modulation and radiation dose of aircrews during the solar cycle 24/25

三宅 晶子*; 片岡 龍峰*; 佐藤 達彦

Space Weather, 15(4), p.589 - 605, 2017/04

 被引用回数:17 パーセンタイル:65.05(Astronomy & Astrophysics)

近年の弱い太陽活動から、次の太陽周期では地球に到達する宇宙線フラックスが高くなると予想されている。本研究では、時間依存性を考慮した3次元太陽変調モデルを用いて、次期太陽周期における航空機乗務員の宇宙線被ばく線量や中性子モニタの計数率を定量的に予測した。その際、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを用いて構築した宇宙線による空気シャワーデータベースを利用して、大気上空の宇宙線フラックスを航空機乗務員の被ばく線量や中性子モニタ計数率に変換した。本研究による結果から、次期太陽周期では、宇宙線強度が頭打ちになるフラットトップ現象など、太陽磁場の向きに依存したいくつかの特徴的な現象が観測されると予想される。

論文

The Martian surface radiation environment; A Comparison of models and MSL/RAD measurements

Matthi$"a$, D.*; Ehresmann, B.*; Lohf, H.*; K$"o$hler, J.*; Zeitlin, C.*; Appel, J.*; 佐藤 達彦; Slaba, T. C.*; Martin, C.*; Berger, T.*; et al.

Journal of Space Weather and Space Climate (Internet), 6, p.A13_1 - A13_17, 2016/03

 被引用回数:60 パーセンタイル:93.57(Astronomy & Astrophysics)

2012年8月6日以降、Mars Science Laboratory (MSL)に搭載された複合型放射線検出器(RAD)を用いて火星表面による放射線環境の測定が続けられている。本研究では、GEANT4, PHITS, HZETRN/OLTARISなど様々なコードを用いて火星表面における放射線環境を推定し、その結果とRADによる測定値を比較した。その結果、計算結果は測定値と概ねよい一致を示すものの、場合によっては大きく解離することが分かった。また、RADのデータは放射線輸送計算について、最適なインプットパラメータや物理モデルの最適な選択に役立つことも確認された。今回の解析結果は、今後、有人火星ミッションを計画する際、その被ばく線量評価や宇宙機遮へい設計などに活用することができる。

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:19 パーセンタイル:52.19(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。

論文

Predicting radiation dose aircraft from solar energetic particles

片岡 龍峰*; 佐藤 達彦; 保田 浩志*

Space Weather, 9(8), p.S08004_1 - S08004_2, 2011/08

 被引用回数:12 パーセンタイル:36.38(Astronomy & Astrophysics)

太陽フレアにより放出される高エネルギー放射線(SEP)は、航空機高度や地表面における被ばく線量を増大させる可能性があるため、その予測は宇宙天気研究や放射線防護において極めて重要な課題となっている。われわれは、2015年頃と言われる次期太陽活動極大期を前にその被ばく線量予測モデルを完成させるため、2011年の日本地球惑星科学連合大会において、モデル開発に必要となる学術的課題について議論する特別セッションを開催した。セッションには、太陽物理学者,地球物理学者,放射線防護学者,航空機乗務員などさまざまな分野の研究者や技術者が参加した。本稿では、大気圏内の宇宙線挙動解析の現状など、セッションで発表された日本で行われているSEP被ばく線量予測モデル開発研究の最新情報について解説する。

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