Могут ли солнечные батареи обеспечить защиту от нейтронов?

В любом (глубоком) космическом корабле радиационная защита имеет первостепенное значение. Нейтроны и гамма-лучи можно остановить, только поместив массу (или расстояние) между источником и мишенью. Думается, что для должного экранирования следует поставить более легкие элементы снаружи корпуса.

Интересно, могут ли фотоэлементы обеспечить такой слой поглощения/отклонения нейтронов, и если да, то по какой цене. Мое обоснование состоит в том, чтобы создать вторичное использование неизбежной массы. Например, для более крупного космического корабля было бы целесообразно частично полагаться на солнечную энергию вместо ядерной, чтобы уменьшить радиационное облучение экипажа.

Чем отличается типичный солнечный элемент от нейтронного щита?

Использование фотоэлементов в дальнем космосе бессмысленно, там недостаточно света для выработки электричества. Они будут мертвым грузом.
@GdD Определение глубокого космоса в космических исследованиях отличается от астрономического. Для освоения космоса дальним космосом может быть что угодно за пределами околоземной орбиты.

Ответы (2)

Фотоэлементы не могут быть очень хорошими поглотителями нейтронов, главным образом потому, что фотоэлементы тонкие.

Нейтроны проникают глубоко в материалы, потому что они не заряжены - основной метод уменьшения нейтронного излучения - это физические столкновения нейтронов. Атомы с низким атомным весом наиболее эффективно отбирают энергию у нейтронов.

Вода является хорошим материалом, поглощающим нейтроны, потому что она содержит много водорода с низким атомным номером. Вода имеет десятое значение / толщину 10 дюймов.

Это означает, что вода уменьшает поток нейтронного излучения на 1 порядок на каждые 10 дюймов воды.

Фотоэлементы будут менее эффективны в снижении нейтронного излучения, потому что у них будет более высокий средний атомный номер, а их толщина будет всего несколько сантиметров.

Таким образом, фотоэлектрические элементы будут иметь незначительный эффект защиты от нейтронов.

Обратите внимание, что основная информация о десятой толщине воды представлена ​​в следующем разделе ссылки Project Rho, предоставленной OP, с пометкой «Рейтинг защиты».

Что делать, если каркас/конструкционный материал фотоэлементов из B11? Насколько я знаю, это один из лучших твердых поглотителей нейтронов (только He3 был бы лучше).

В глубоком космосе практически ничтожно мало нейтронного излучения.

Гамма-излучение существует, но оно также очень мало.

Эта проблема возникает только в том случае, если космический корабль имеет ядерный источник энергии (который в современных практических конструкциях в основном представляет собой РИТЭГ ). Но при наличии источника питания РИТЭГов нет необходимости в фотоэлементах.

У фотоэлементов очень жесткие требования к химическому составу, и они толстые.

Но:

  1. Фотоэлементы должны быть полупроводниками, поэтому возможность использования материала в качестве фотоэлемента требует структуры его электронной оболочки. Они также могут быть очень толстыми, достаточно лишь некоторой длины волны видимого света. Единственная причина, по которой современные фотоэлементы тоньше, заключается в том, что проще (= дешевле) производить несколько десятых миллиметра тонким слоем кремния, а несколько микрон.
  2. Экранирование нейтронов и гамма-экранирование в основном зависит от ядра. К сожалению, эффективные нейтронные экраны имеют в основном маленькие ядра, а для гамма-защиты нужны большие (например, свинец).
  3. В случае защиты от нейтронов существуют большие различия в реально используемых изотопах, в то время как гамма-сечение зависит в основном просто от числа протонов ядер (и оно пропорционально его четвертой степени).
  4. Для защиты от нейтронов и гамма-излучения требуются толстые слои. В ядерной технологии используются слои свинца толщиной несколько сантиметров.
Эта статья, кажется, подразумевает, что существует некоторый риск нейтронного излучения, хотя и вызванного взаимодействием с материалами. У вас есть ссылка на утверждение, что нейтронное излучение в глубоком космосе незначительно?
@ Called2voyage: период полураспада свободных нейтронов составляет около 15 минут, судя по этой ссылке, которую я нашел в аналогичной ситуации .
@NathanTuggy Это не значит, что риска нет. Опять же, нейтронное излучение возникает при взаимодействии с материалами. Если, например, он возникает в результате взаимодействия с материалами на космическом корабле, 15 минут вполне достаточно, чтобы нанести ущерб.
@ Called2voyage: Очевидно, нет полезной защиты от нейтронов, генерируемых столкновением , от фотоэлектрических панелей, которые должны быть снаружи корабля .
@NathanTuggy Согласен, но это ответ, который нужно объяснить ОП.
@NathanTuggy Насколько я знаю, в практической ядерной технологии минимальные проблемы от вторичных эффектов.
@ Called2voyage Это возможно, но сечение гамма-> нейтронов никогда не бывает слишком большим. Насколько я знаю, единственная проблема в дальнем космосе исходит от РИТЭГов. CMB и тому подобное здесь ничто.
@peterh: Помните, что протоны GCR могут легко выбивать нейтроны из достаточно толстого материала, и что эти вторичные (третичные, четвертичные и т. д.) нейтроны могут быть еще достаточно энергичными. Предположительно вопрос предполагает использование против них электромагнитного экранирования, но на всякий случай было бы полезно рассмотреть их влияние.
Могут ли солнечные батареи обеспечить защиту от нейтронов?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v