[发明专利]一种混合场中子辐射环境仿真系统及方法

说明书

本发明公开一种混合场中子辐射环境仿真系统及方法，涉及空间环境天地等效性试验、仿真技术领域，以解决现有模拟方法造价高，与实际近地空间大气中子环境差异较大的问题。系统包括：气氛气压组件，用于根据环境仿真控制计算机的控制信号在低气压舱内模拟低气压大气气氛环境；中子源的发射口与低气压舱连通，用于根据环境仿真控制计算机的控制信号向低气压舱内发射中子束流，在低气压舱内产生混合场中子辐射；辐射环境监测单元，用于检测低气压舱内的中子辐射信息，将中子辐射信息反馈至环境仿真控制计算机。上述系统及方法以低成本实现了混合场中子辐射环境模拟，检测结果也更加的接近实际近地空间大气中子环境，具有很高的实用性。

技术领域

本发明涉及空间环境天地等效性试验、仿真技术领域，尤其涉及一种混合场中子辐射环境仿真系统及方法。

背景技术

近地空间大气中子可以诱发飞行器电子设备的多种辐射效应，包括但不限于单粒子效应、位移损伤和总剂量效应，其中最主要的是单粒子效应。这种效应会造成飞行器中的存储器单粒子翻转(SEU)、功率场效应管单粒子烧毁(SEB)和CMOS器件的单粒子锁定(SEL)等严重后果。进入地球大气层的宇宙射线粒子与大气成分发生核反应产生近地空间大气中子，造成混合场中子辐射环境，是诱导单粒子翻转的主要原因。开展中子诱发单粒子效应实验是预防危害性后果，提升飞行器安全性和可靠性的必要措施。

现有的实验途径主要有实际飞行实验和地面等效模拟实验两种途径，虽然实际飞行实验更为直接且准确，但是实验成本太高；地面等效模拟实验的难点和关键问题是设计和实现与近地空间大气宽能段中子辐射环境近似的中子辐射环境模拟系统。目前，用于模拟中子辐射环境的方法有散列中子源、裂变反应堆中子源、加速器单能中子源、放射性同位素中子源和中子管等，其中散列中子源可以获得与近地空间大气宽能段中子辐射环境近似的中子能谱。但是散列中子源、裂变反应堆中子源等属于国家级的大科学工程，体积巨大，造价和使用成本高昂；加速器单能中子源、放射性同位素中子源和中子管等中子能谱单一，与实际近地空间大气中子环境差异较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混合场中子辐射环境仿真系统及方法，用于解决已有模拟中子辐射环境方法造价使用成本高，加速器单能中子源、放射性同位素中子源和中子管等中子能谱单一，与实际近地空间大气中子环境差异较大的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

提供一种混合场中子辐射环境仿真系统，包括：中子源、低气压舱、气氛气压组件、辐射环境监测单元以及环境仿真控制计算机；

所述气氛气压组件，用于根据所述环境仿真控制计算机的控制信号在所述低气压舱内模拟低气压大气气氛环境；

所述中子源的发射口与所述低气压舱连通，用于根据所述环境仿真控制计算机的控制信号向所述低气压舱内发射中子束流，在所述低气压舱内产生混合场中子辐射；

所述辐射环境监测单元，用于检测所述低气压舱内的中子辐射信息，将所述中子辐射信息反馈至所述环境仿真控制计算机。

与现有技术相比，本发明提供的混合场中子辐射环境仿真系统能够在占地面积有限的实验室环境下，以相对较低的建设和使用成本实现混合场中子辐射环境模拟，开展近地空间大气宽能段中子辐射环境地面等效仿真试验。整体结构简单，实验控制更加的方便，试验也更加的容易，检测结果也更加的接近实际近地空间大气中子环境，具有很高的实用性。

本发明还提供一种基于混合场中子辐射环境仿真系统的仿真方法，包括以下步骤：

气氛气压组件，根据环境仿真控制计算机的控制信号在低气压舱内模拟低气压大气气氛环境；

中子源根据所述环境仿真控制计算机的控制信号向所述低气压舱内发射中子束流，在所述低气压舱内产生混合场中子辐射；

辐射环境监测单元，检测所述低气压舱内的中子辐射信息，将所述中子辐射信息反馈至所述环境仿真控制计算机。