Schutz vor kosmischer Strahlung

Azkaenion · Anmeldungsdatum: 21.06.2020 Beiträge: 301

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: 18071

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.

Azkaenion · Anmeldungsdatum: 21.06.2020 Beiträge: 301

Und bei den 200 m.

Azkaenion · Anmeldungsdatum: 21.06.2020 Beiträge: 301

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: 18071

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.

Azkaenion · Anmeldungsdatum: 21.06.2020 Beiträge: 301

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: 301

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: 18071

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?

Azkaenion · Anmeldungsdatum: 21.06.2020 Beiträge: 301

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: 18071

Azkaenion · Anmeldungsdatum: 21.06.2020 Beiträge: 301

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: 5043

Azkaenion · Anmeldungsdatum: 21.06.2020 Beiträge: 301

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: 2019

Azkaenion · Anmeldungsdatum: 21.06.2020 Beiträge: 301

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: 2019

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.

Azkaenion · Anmeldungsdatum: 21.06.2020 Beiträge: 301

Wie dick wäre das dann?

Nils Hoppenstedt · Anmeldungsdatum: 08.01.2020 Beiträge: 2019

Als Vollmaterial ohne Hohlräume etwa 11 cm.

Azkaenion · Anmeldungsdatum: 21.06.2020 Beiträge: 301

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: 2019

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.

Azkaenion · Anmeldungsdatum: 21.06.2020 Beiträge: 301

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

Hi,

Azkaenion · Anmeldungsdatum: 21.06.2020 Beiträge: 301

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.

Apple Pie · Gast

Die Effekte welche die kosmische Strahlung auf deine Metall Legierung haben wird, sind absolut vernachlässigbar.
Auch Antike Funde aus Ägypten die mehr als 3.000 Jahre auf dem Buckel habne, sind dadurch nicht nennenswert verändert / geschädigt worden.

Je weiter man in Richtung Erdoberfläche kommt um so geringer sind die Auswirkungen zu spüren.

Musst dir also keine Sorgen machen.