Antarktika’da bulunan Türk bilim üssü bölgesinin radyasyon doz hesaplamaları

Abstract

Dünya uzaydan gelen kozmik ışın radyasyonuna sürekli olarak maruz kalmaktadır. Dünyanın manyetik alanı ve atmosferi bu ışınlara karşı doğal bir koruma sağlamaktadır. Dünyanın manyetik alanına dik gelen yüklü kozmik ışınların, Lorentz kuvveti nedeniyle bükülerek dünyaya girmeleri zorlaşır. Kutuplarda ise manyetik alana paralel gelen ışınlar bir etkiye maruz kalmadan atmosfere girerler. Atmosfere giren parçacıklar Oksijen ve Azot molekülleri ile çarpışarak parçacık yağmurları oluşturur ve muon, nötron gibi parçacıklar yeryüzüne kadar ulaşabilir. Bu etkiden dolayı, aynı yükseklikler karşılaştırıldığında ekvatordan kutuplara doğru parçacık akısı artmaktadır. Özellikle Güneş patlamalarının olduğu zaman dilimlerinde bu parçacıklara bağlı radyasyon dozu kutuplarda kritik seviyelere ulaşabilmektedir. Antarktika’da Türkiye’nin de içinde bulunduğu çok sayıda ülke yer bilimleri, beşeri bilimler, fizik bilimleri ve canlı bilimleri alanlarında faaliyet göstermektedir. Bölgedeki çalışma alanlarının çeşitlilik göstermesi ve çok sayıda bilim insanın bulunması sebebiyle radyasyon dozu takibi insan sağlığı açısından da kritik bir parametredir. Ayrıca atmosferin koruması olmadan görev yapan uyduların aldığı radyasyon dozu yeryüzünden farklıdır ve uydularımız için güneş patlamalarının da radyasyon miktarını anlamak da önemlidir. Antarktika’daki görev istasyonlarında bu yüzden birçok radyasyon dedektörü bulunmaktadır. Kozmik radyasyon dozu enlem, dünyanın manyetik ekseninin dönme ekseniyle aynı olmamasından kaynaklı olarak boylam, yükseklik ve güneş rüzgarına bağlı olarak değişmektedir. Dünya'daki kozmik ışın yoğunluğu yaklaşık 50°- 60° enlemlerinde maksimuma ulaşmaktadır. Bu çalışmada, belirtilen koordinat aralığına yakın olarak, Antarktika’da bulunan Türk bilim üssünün koordinatları (67°49’40” S, 67°12’08” W) için güneş patlamalarının olduğu ve olmadığı durumlarda radyasyon dozu hesaplamaları Monte Carlo yazılımları olan FLUKA, Geant4 ve CARI7 ile kapsamlı olarak simüle edilecektir. Böylelikle hem güneş patlamaları durumlarında ülkenin bilim politikaları doğrultusunda çalışmalarını sürdüren bilim insanlarının sağlığı hem de uyduların çalışma performanslarını koruyarak görev yapmasını sağlayacak bir radyasyon sayacının fizibilitesinin yapılması hedeflenmektedir.Earth is continuously exposed to cosmic ray radiation from space. The Earth's magnetic field and its atmosphere provide a natural protection against these rays. Charged cosmic rays, perpendicular to the Earth's magnetic field, are bent due to the Lorentz force, making it difficult to enter the Earth’s atmosphere. At the poles, cosmic rays coming parallel to the magnetic field enter the atmosphere without being effected. Particles entering the atmosphere collide with Oxygen and Nitrogen molecules that resul in particle showers, and particles such as muons and neutrons can reach the Earth's surface. Due to this effect, particle flux increases from the equator to the poles when the similar altitudes are compared. Especially during solar flares, the radiation dose due to these particles can reach critical levels at the poles. In Antarctica, many countries including Turkey have research outposts working on earth sciences, humanities, physical sciences and life sciences. Radiation dose tracking in Antarctica is also a critical parameter in human health due to the variety of research areas in the region and scientists' presence. Moreover, the radiation dose received by satellites operating without the protection of the atmosphere in space is higher the dose at Earth's surface. Thus, knowing the amount of the radiation from solar flares is crucial for satellites. These are the reasons for radiation detectors’ presence at research stations in Antarctica. Cosmic radiation dose varies depending on latitude, altitude, and solar wind as well as longitude since the Earth’s magnetic axis is not the same as the rotation axis. Cosmic ray intensity on Earth reaches its maximum at about 50° - 60° latitudes and then stays constant up to 90°. In this study, radiation dose calculations for the coordinates of the Turkish science base in Antarctica (67° 49'40 '' S, 67° 12'08 '' W), in the presence and absence of solar flares as close to the specified coordinate range, will be simulated extensively with Monte Carlo softwares FLUKA, Geant4 and CARI7.With these simulations, the feasibility of a radiation detector will be studied for both the health of scientists, that are working along Turkey’s science policies, during solar flares and the robustness of satellites against space radiation during their time of service

    Similar works