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Schutz vor kosmischer Strahlung
 
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Azkaenion



Anmeldungsdatum: 21.06.2020
Beiträge: 290

Beitrag Azkaenion Verfasst am: 10. Aug 2022 09:15    Titel: Schutz vor kosmischer Strahlung Antworten mit Zitat

Hallo,

wir behandeln das Thema kosmische Strahlung.
Um Experimente isoliert davon abhalten zu können, sind Labore in extrem großer Tiefe notwendig.
Das Labor in China liegt z.b. 2,5 Km tief im Felsgestein.
Jetzt zu meiner Frage:
Man kann doch mit Sicherheit berechnen wie groß der Schutz vor der kosmischen Strahlung ist.
Man buddelt ja nicht einfach überspitzt gesagt in den Berg hinein und hofft das alles dann gut ist.

Was mich interessieren würde.
Es gibt doch diese extrem dick gepanzerten Tresorräume mit Meterdickem Panzerstahl.
Dazu noch in entsprechenden Beton eingegossen.
Un dazu noch mindestens 200 m tief im Boden.

Um genau etwas zu berechnen, bräuchte man natürlich die genauen Daten der Dichte vom Stahl, Beton und Boden.

Aber was würdet ihr als Experten schätzen, um wieviel sich dadurch die noch ankommemde kosmische Dtrahlung verringert?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15885

Beitrag TomS Verfasst am: 10. Aug 2022 10:26    Titel: Antworten mit Zitat

Kosmische Strahlung ist ein weites Feld, nämlich erstens unterschiedliche Teilchenarten, zweitens unterschiedliche Energien und drittens die bei der Abbremsung eines Teilchens entstehenden Teilchenschauer.

Bei 2.5 km sagt mir mein Bauchgefühl, dass praktisch nichts ankommt - außer Neutrinos, und die wiederum so, wie wenn kein Gestein da wäre.

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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
Azkaenion



Anmeldungsdatum: 21.06.2020
Beiträge: 290

Beitrag Azkaenion Verfasst am: 10. Aug 2022 10:27    Titel: Antworten mit Zitat

Und bei den 200 m.
Azkaenion



Anmeldungsdatum: 21.06.2020
Beiträge: 290

Beitrag Azkaenion Verfasst am: 11. Aug 2022 09:14    Titel: Antworten mit Zitat

Ich habe jetzt in einem Artikel die Info gefunden das eine dicke metallische Abschirmung sogar schlecht wäre.
Daraus würde sich die sekundäre Strahlung ergeben.
Also lieber dünne Metallplatten verwenden.
Oder wie muss man das verstehen?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15885

Beitrag TomS Verfasst am: 11. Aug 2022 10:30    Titel: Antworten mit Zitat

Kommt darauf an, was man will.

Man kann natürlich wenige hochenergetische Teilchen evtl. besser akzeptieren als dass man mit den Schauern zugemüllt wird. Aber wenn man wirklich tief unter die Erde geht, dann will man auch die Schauer vollständig absorbiert haben.

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Azkaenion



Anmeldungsdatum: 21.06.2020
Beiträge: 290

Beitrag Azkaenion Verfasst am: 11. Aug 2022 10:36    Titel: Antworten mit Zitat

Das stimmt schon.
Wobei ich jetzt gelesen habe das man gerade für Satelliten hochfestes Aluminium nimmt.
Also doch wieder Metall.

Die Protonen in der kosmischen Strahlung verändern die Materie aber nicht.
Oder?
Azkaenion



Anmeldungsdatum: 21.06.2020
Beiträge: 290

Beitrag Azkaenion Verfasst am: 11. Aug 2022 12:35    Titel: Antworten mit Zitat

https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=4643.0

Ein paar dicke Aluminiumplatten sind im Weltall wohl ein wirklich hervorragender Schutz.

Sollte also auch auf der Erde wirken.

Warum muss man dann 2,5 Km tief in die Erde?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15885

Beitrag TomS Verfasst am: 11. Aug 2022 13:09    Titel: Antworten mit Zitat

Weil es bei der Raumfahrt darum geht, die Strahlenbelastung für die Astronauten auf ein erträgliches Maß zu reduzieren, während es in der Teilchenphysik darum geht, den Hintergrund unerwünschter Ereignisse auf nahe Null zu reduzieren.

Wenn du z.B. paar Handvoll Neutrinoereignisse auswerten willst, sind ein paar Milliarden anderer Ereignisse extrem störend - und ein paar tausend immer noch zu viel ;-)

Um was für ein Experiment geht es denn?

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Zuletzt bearbeitet von TomS am 11. Aug 2022 13:27, insgesamt einmal bearbeitet
Azkaenion



Anmeldungsdatum: 21.06.2020
Beiträge: 290

Beitrag Azkaenion Verfasst am: 11. Aug 2022 13:13    Titel: Antworten mit Zitat

In dem Bericht stand, dass diese dicken Aluminiumplatten die Strahlung auf das Maß reduzieren was auf der Erde durch ihr Magnetfeld herrscht.

Bedeutet dies, dass wenn ich auf der Erde mich so 200 m tief einbudele und alles entsprechend dick mit Alu verkleide, so Tresor mäßig, ich dann wirklich die kosmische Strahlung signifikant reduzieren kann?
Sagen wir um 30 - 50%.

Es aber für die extremen Experimente eben immer noch zu viel ist?

Diese Photonen haben keine Wechselwirkung mit Materie?
Das sind die Neutronen, und die Myonen der Sekundärstrahlung?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15885

Beitrag TomS Verfasst am: 12. Aug 2022 09:37    Titel: Antworten mit Zitat

Azkaenion hat Folgendes geschrieben:
Bedeutet dies, dass wenn ich auf der Erde mich so 200 m tief einbudele und alles entsprechend dick mit Alu verkleide, so Tresor mäßig, ich dann wirklich die kosmische Strahlung signifikant reduzieren kann?
Sagen wir um 30 - 50%.

Soviel du möchtest, die Abschirmung muss nur immer dicker werden ;-)

Azkaenion hat Folgendes geschrieben:
Diese Photonen haben keine Wechselwirkung mit Materie?
Das sind die Neutronen, und die Myonen der Sekundärstrahlung?

Natürlich wechselwirken Photonen mit Materie.

Es bringt m.E. nichts, wenn du nicht einen sehr konkreten Anwendungsfall hast. Um welches Experiment geht es, welche Teilchen sollen detektiert werden, welche Teilchen sollen abgeschirmt werden … ?

Schau mal hier:

https://pdg.lbl.gov/
https://pdg.lbl.gov/2022/reviews/rpp2022-rev-passage-particles-matter.pdf

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Azkaenion



Anmeldungsdatum: 21.06.2020
Beiträge: 290

Beitrag Azkaenion Verfasst am: 12. Aug 2022 10:40    Titel: Antworten mit Zitat

Vielen Dank!
Mir ging es jetzt rein um den Schutz vor der kosmischen Strahlung der Materie schädigt durch die Myonen, Sekundärstrahlung und Spallationsprozesse.
Alu lässt wohl die Photonen durch.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 4374

Beitrag DrStupid Verfasst am: 12. Aug 2022 11:32    Titel: Antworten mit Zitat

Azkaenion hat Folgendes geschrieben:
Alu lässt wohl die Photonen durch.


Das hängt von der Strahlung ab. Bei 1 MeV ist es beispielsweise ziemlich egal, womit Du sie abschirmst. Da liegt die Halbwertsdicke bei rund 100 kg/m² - egal ob Aluminium, Blei, Wasser oder Luft.
Azkaenion



Anmeldungsdatum: 21.06.2020
Beiträge: 290

Beitrag Azkaenion Verfasst am: 12. Aug 2022 11:53    Titel: Antworten mit Zitat

So gut kenne ich mich nicht aus.

Anders gefragt...

Mit was müsste ich Gegenstände davor schützen durch kosmische Strahlung sich zu verändern?
Oder wie könnte ich dies zumindest sehr stark einschränken?
Wenn ich mich jetzt nicht gerade 2,5 Km tief in einen Berg buddeln möchte.
Weil dies hat man ja wohl gemacht, um dann absolut alles an Strahlung zu erschlagen.
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 1824

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 12. Aug 2022 12:38    Titel: Antworten mit Zitat

Azkaenion hat Folgendes geschrieben:
Mit was müsste ich Gegenstände davor schützen durch kosmische Strahlung sich zu verändern?


Gleiche Antwort: Das hängt von der Art des Gegenstands ab und davon wie weit du den Einfluss der kosmischen Stahlung unterdrücken möchtest. Da gibt es keine pauschale Antwort.

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Azkaenion



Anmeldungsdatum: 21.06.2020
Beiträge: 290

Beitrag Azkaenion Verfasst am: 12. Aug 2022 12:40    Titel: Antworten mit Zitat

Dann sagen wir Metall Legierungen.
Ich hatte das mit dem Aluminium nämlich in der Raumfahrt so verstanden, dass es die Astronauten schützen soll, aber durch gängig für Photonen ist.
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 1824

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 12. Aug 2022 13:22    Titel: Antworten mit Zitat

Für den Schutz von Astronauten spielt natürlich die Dauer der Reise eine entscheidende Rolle. Für eine vierjährige Reise zum Mars und zurück wäre für eine Aluminiumhülle beispielsweise eine Materialstärke von etwa 300 kg pro m² optimal. "Optimal" deshalb, weil ein dickeres Material eine stärke Sekundärstrahlung erzeugen würde, was die Strahlenbelastung für die Raumfahrer wieder erhöhen würde.
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Anmeldungsdatum: 21.06.2020
Beiträge: 290

Beitrag Azkaenion Verfasst am: 12. Aug 2022 13:25    Titel: Antworten mit Zitat

Wie dick wäre das dann?
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 1824

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 12. Aug 2022 13:41    Titel: Antworten mit Zitat

Als Vollmaterial ohne Hohlräume etwa 11 cm.
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Azkaenion



Anmeldungsdatum: 21.06.2020
Beiträge: 290

Beitrag Azkaenion Verfasst am: 12. Aug 2022 14:09    Titel: Antworten mit Zitat

Nur eins verstehe ich nicht.
Auf der Erde hat man doch sowieso schon die Sekundärstrahlung.
Auch die Myonen und Photonen die mit Materie wrchsel wirken
Nur viel schwächer als im All, durch das Magnetfeld der Erde.

Zurück zum Beispiel.
Ich baue 200 m Tief einen Raum unter die Erde.
Wie verkleide ich diesen, damit den wertvollen Gütern in dem Raum möglichst wenig passiert.
Sprich, wie reduziere ich diese Strahlung?
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 1824

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 12. Aug 2022 14:31    Titel: Antworten mit Zitat

Auf der Erde kommt so wenig kosmische Strahlung an, dass es normerweile nicht notwendig ist, wertvolle Güter davor zu schützen. Ich kenne das nur im Zusammenhang mit physikalsichen Experimenten.
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Azkaenion



Anmeldungsdatum: 21.06.2020
Beiträge: 290

Beitrag Azkaenion Verfasst am: 12. Aug 2022 17:22    Titel: Antworten mit Zitat

Ich habe gelesen das so Zerfälle wie der von Fe 54 durch kosmische Strahlung zu Mn 53 nur in Spuren auftritt.
Aber sind das tatsächlich immer nur Spuren?

Und wenn ich meine Sachen trotzdem würde schützen wollen.
Wie müsste ich das anstellen ohne die 2,5 Km tief in den Berg zu graben.
Mit was müsste ich den Lagerraum verkleiden und wieviel würde das nochmal abhalten?
Sorry wenn meine Fragen dumm sind.
Bin halt erst 12.
Fragvogel_1



Anmeldungsdatum: 30.03.2022
Beiträge: 73

Beitrag Fragvogel_1 Verfasst am: 12. Aug 2022 18:03    Titel: Antworten mit Zitat

Hi,
Azkaenion hat Folgendes geschrieben:
..........
Und wenn ich meine Sachen trotzdem würde schützen wollen.
Wie müsste ich das anstellen ohne die 2,5 Km tief in den Berg zu graben.
Mit was müsste ich den Lagerraum verkleiden und wieviel würde das nochmal abhalten?....


Ich würde es mit Wasser als Abschirmung versuchen. Bei den Kalkulationen für eine Marsmission hat sich Wasser als geeignet erwiesen. Eine 7 cm dicke Wasserschicht halbiert kosmische Strahlung um die Hälfte, 1 m würde ausreichen, um die Strahlenbelastung während des Fluges auf das Niveau auf der Erdoberfläche zu reduzieren.

Grüße
Azkaenion



Anmeldungsdatum: 21.06.2020
Beiträge: 290

Beitrag Azkaenion Verfasst am: 12. Aug 2022 18:19    Titel: Antworten mit Zitat

Kunststoffe und Aluminium gehen wohl auch.
Muss man halt dick genug machen.

Das Niveau auf der Erdoberfläche ist also so gering, dass ddaurch keine Materialien nennenswert verändert oder geschädigt werden können?

Warum haben dann aber diese neuen Hochleistungscomputer Probleme und müssen extra abgeschirmt werden?

Und es gibt doch auch Spallationsreaktionen wie z.b. die Umwandlung von Fe53 zu Mn53, auch wenn das nur in Spuren erfolgt.
Das heißt aber nicht, dass diese Reaktionen immer nur in so geringen Mengen statt finden.
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