방사선 피폭선량 번역(한국어 원본)우주 방사선의 기원, 우주선에 의한 피폭선량, space weather 의 변화에 따른 지구환경 변화 등에 대한 관심이 높아짐에 따라 우주 방사선에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다 [1]. 대표적으로, solar activity monitoring을 통한 geomagnetic and radiation event 의 forecasting을 목적으로 16개국 19개 station이 참여하고 있는 neutron monitor data base 가 구축되어 있다 [2]. Muon detector 의 경우, ground base and underground 의 실험환경에서 telescope, ionization camera, hodoscope, carpet 와 같은 타입의33 개 muon detector system으로 이루어진 global muon detector network가 운영되고 있다.
한국의 한양대학교 Basic Atomic Energy Research Institute (BAERI) 에서는 우주 방사선 측정 및 분석을 통한 태양활동 감시, 우주 방사선에 의한 피폭 선량 평가, 기후에 미치는 영향 분석 등을 위하여 우주 방사선 검출 시스템을 구축하여 운영하고 있다. BAERI 에서 구축하는 우주 방사선 검출 시스템은 중성자 모니터, muon 검출기와 DAQ system으로 구성되어 있으며, 현재 대전지역 표준과학연구원 (latitude 36.2 °N, longitude 127.2 ° E, altitude 200 m, cutoff rigidity ~11GV) 내에 설치되어 운영되고 있다.
본 연구에서는 온도와 압력과 같은 환경적인 요인에 의해 많은 영향을 받는 muon detection system 의 응답 특성을 분석하였다. PMT 와 섬광체를 이용하여 제작된 muon 검출기는 실험실 환경의 온도에 대한 response dependence 가 존재하기 때문에 실험 데이터의 temperature dependence 분석 및 correction 을 수행하였다 [3]. 그 외에도 우주 방사선 modulation 의 정밀한 모니터링을 위해 대기압에 의한 barometric correlation 분석 또한 이루어졌다.
본 연구에서 제작된 muon 검출 시스템과 post process 를 활용하여 태양활동 주기 (11year) 와 같은 long term modulation 또는 forbush effect 와 같은 short term modulation 들에 대한 data 를 관측하여 분석함으로써 지구의 환경과 기후변화에 미치는 우주 방사선의 영향, 우주환경방사선 중 대부분을 차지하는 muon 에 대한 선량 평가 등에 대한 연구를 할 수 있다. 뿐만 아니라 this system 을 복합 검출 시스템에 적용하면 중성자 모니터의 우주선 검출 data 중 muon 에 대한 반응 부분을 분리하여 평가할 수 있으므로 보다 정밀한 중성자 측정 시스템 구축에 일조할 수 있다.
본 연구에서는 1000 * 200 * 10 mm3 크기의 섬광체와 wavelength shifter 를 이용하여 muon 검출기를 제작하였으며, coincidence method 를 이용하여 여러 기간에 걸쳐 데이터를 수집하였다. 획득한 데이터를 검출 시스템의 temperature dependence 를 분석, 보정하여 기압과의 잘못된 correlation 이 올바르게 변함을 확인할 수 있었다. 총 6회에 걸친 실험 기간의 데이터와 atmospheric pressure 와의 correlation을 분석하였고, -0.1191±0.0054 % / hPa 의 barometric coefficient 값을 얻었다. 이 값은 cosmic ray 의 monitoring을 위해 측정된 cosmic muon intensity 에 대한 보정에 사용될 수 있다. muon 검출기를 통한 모니터링 결과를 동일한 장소에 설치된 18 NM64 type neutron monitor 와 비교하였다. 그 결과 설치되어 있는 18 NM64 type neutron monitor 의 count rate와 muon detector count rate 양상이 대체로 일치하는 것을 확인하였으나, Correlation coefficient의 값은 0.6447로 추후 개선이 필요할 것으로 보인다. Muon detector의 데이터에서 측정 기간 중 발생되는 높은 count rate에 대한 불확실도는 DAQ system의 개선을 통하여 보다 오차를 줄여 나갈 수 있을 것으로 보인다. 그리고 추후 대면적 검출 시스템을 구축하여 기압과의 correlation 을 보다 뚜렷하게 볼 수 있을 것이다.
Muon detector system 의 제작, 데이터 획득, 검출 시스템의 temperature dependence 분석 및 correction 등에 대한 연구를 바탕으로 추가적 보완을 통해 독립적인 태양활동 감시에의 적용 가능성을 볼 수 있었다. 향후 대면적 검출 시스템을 제작하거나, 복합 검출 시스템에 적용하여 muon 이 neutron monitor 에 미치는 영향을 제거 하는 데에 활용되어, 보다 정밀한 우주 방사선 복합 검출 시스템의 구축에 일조할 수 있을 것이라 판단된다. |
방사선 피폭선량 번역(영어 번역본)As interest in the origins of cosmic rays, exposure dose due to cosmic rays, and changes in the environment of the Earth due to changes in the space weather is increasing, researches on cosmic rays are actively conducted [1]. As a representative example, a neutron monitor data base was built, and 19 stations in 16 countries are participating in this project with the aim of forecasting geomagnetic and radiation events by monitoring solar activity [2]. In regard to the muon detector, a global muon detector network, which consists of telescopes, ionization cameras, hodoscopes, carpets and 33 muon detector systems of the same type, is operated in the ground base and underground experimental condition.
The Basic Atomic Energy Research Institute (BAERI) of Hanyang University in Korea operates a cosmic ray detection system to monitor solar activity by measuring and analyzing cosmic rays, estimating the exposure dose due to cosmic rays, and analyze their influence on the climate. BAERI’s cosmic ray detection system consists of the neutron monitor, the muon detector and the DAQ system, and installed inside the Korea Research Institute of Standards and Science in Daejeon (latitude 36.2 °N, longitude 127.2 ° E, altitude 200 m, cutoff rigidity ~11GV).
This study analyzed the response characteristics of the muon detection system that is greatly influenced by environmental factors like temperature and pressure. As the responses of the muon detector, made of PMT and a scintillator, are dependent on the temperature in a laboratory environment, temperature dependence analysis and correction was conducted for the experimental data [3]. In addition, for the precise monitoring of the cosmic ray modulation, the barometric correlation due to the atmospheric pressure was also conducted.
If the muon detection system, manufactured in this study, and post processes are utilized to observe and analyze the data relative to long-term modulations identical to the solar cycle (11 years) or short term modulations like the forbush effect, the influence of cosmic rays on the Earth’s environment and climate change, and evaluation of the dose due to muon, which accounts for the greater part of cosmic radiation can be studied. In addition, if this system is applied to the composite detection system, the responses to muon can be separated from the neutron monitor’s cosmic ray detection data. So it can contribute to the building of a more precise neutron measurement system.
In this study, a 1000 * 200 * 10 mm3 scintillator and a wavelength shifter were used to make the muon detector, and the coincidence method was used to collect data over several periods. Acquired data was used to analyze and correct the temperature dependence of the detection system, and it was confirmed that the wrong correlation with the atmospheric pressure was corrected. The correlation between the data collected over a total of 6 experimental periods and the atmospheric pressure was analyzed, and the barometric coefficient of -0.1191±0.0054 % / hPa was obtained. This value can be used to compensate for the cosmic muon intensity, which was measured to monitor the cosmic ray. The results of using the muon detector for monitoring were compared to those of the 18 NM64 type neutron monitor installed in the same place. As a result, it was confirmed that the count rate of the 18 NM64 type neutron monitor matched the count rate of the muon detector, but the correlation coefficient was 0.6447. Further improvement seems to be in order. In regard to the data of the muon detector, it seems that the uncertainty of the high count rate occurring during the measurement period can be reduced by improving the DAQ system. If a large-area detection system is built, the correlation with the atmospheric pressure will be more clearly visible.
By making the muon detector system, analyzing the temperature dependence of the data acquisition and detection system, and making addition corrections based on researches on correction, its applicability to independent monitoring of solar activity could be seen. If a large-area detection system is manufactured, or it is applied to a composite detection system to remove the influence of muon on the neutron monitor, it would contribute to the building of a more precise cosmic ray composite detection system. |
