cosmic radiation in australia carpenter

16
Cosmic Radiation in Australia Julia Carpenter, Brendan Tate, Rick Tinker, Stephen Solomon ARPANSA Contact: [email protected]

Upload: leishman-associates

Post on 05-Dec-2014

798 views

Category:

Technology


3 download

DESCRIPTION

 

TRANSCRIPT

Page 1: Cosmic radiation in australia carpenter

Cosmic Radiation in Australia

Julia Carpenter, Brendan Tate, Rick Tinker, Stephen SolomonARPANSA

Contact: [email protected]

Page 2: Cosmic radiation in australia carpenter

Background Radiation:

• Terrestrial Sources

• Man‐Made Sources

• Cosmogenic Sources

• Galactic (108

to 1020+

eV)

• Solar (100 MeV or less)

Background Radiation 

Webb, Solomon and Thomson (1999) – Sources and Effects of Ionizing Radiation Background Radiation Levels and Medical Exposure Levels in Australia.

Aims:• To produce a detailed map of cosmic radiation variability in Australia• To find a population‐weighted annual dose from cosmic radiation in Australia

This is part of a larger project within ARPANSA to reassess background  radiation pathways in Australia

Page 3: Cosmic radiation in australia carpenter

• Altitude‐

As altitude 

decreases, particle  energy decreases

Decay and  interaction with 

particles in the  earth’s atmosphere.

Cosmic radiation

• Solar Cycle

• Latitude‐

Charged particles 

interact with the  earth’s magnetic  field

Page 4: Cosmic radiation in australia carpenter

• Use CARI‐6 to generate a data set of average annual  cosmic radiation dose as a function of longitude, latitude 

and altitude.• Digital elevation grid (Geoscience Australia)

Calculating Australian Exposure to Cosmic Radiation

• Repeat for each year from 1996 to 2008

• Use MapInfo to create thematic maps

Page 5: Cosmic radiation in australia carpenter

Annual outdoor doses (uSv) from cosmic radiation

Page 6: Cosmic radiation in australia carpenter

• US Federal Aviation Administration (FFA) Civil Aerospace Medical

Institute

• To calculate the dose an adult would receive from cosmic radiation on a  designated flight path or at a user‐specified altitude and geographic 

location.

• Uses a heliocentric potential model of solar modulation which has  been shown to accurately calculate effective doses to aviation 

workers in a range of solar conditions (O’Brien et al., 2005)

• Effects of geomagnetic field also taken into account, however  radiation from solar particle events not included.

• Dose rates from LUIN99, a database that accounts

for fluence when calculating effective dose

coefficients.

• So how well does it work at sea level?

CARI‐6

Page 7: Cosmic radiation in australia carpenter

• Grasty and LaMarre (2004) –

Canada and USA

• Shielding factor of 0.8• Indoor time fraction 0.8

• Results averaged of 4 solar cycles• Annual effective dose (population weighted) = 318µSv

• NCRP‐160 (2009) – USA

• Weighting factor of 0.83 applied to correct for shielding and time  spent indoors

• Annual effective dose of 330µSv for adults in the 99 most  populated US cities

CARI‐6

Page 8: Cosmic radiation in australia carpenter

• Ground‐based measurements of cosmic radiation in Melbourne

• Yarra River near Fairfield (freshwater region)

• Depth greater than 3m

• At least 20m to banks in all directions

• Low banks 

• Access to wooden rowboats

Verification

70 m

60 m

Page 9: Cosmic radiation in australia carpenter

Page 10: Cosmic radiation in australia carpenter

10 

Page 11: Cosmic radiation in australia carpenter

11 

Page 12: Cosmic radiation in australia carpenter

• Reuter‐Stokes High Pressure Ionisation Chamber (HPIC)  (80mins)

• Sodium Iodide (NaI(Tl)) scintillation detector. (Background spectrum)

• Distinct peaks corresponding to K‐40 and Th‐228 from terrestrial  background radiation were observed in the spectrum. These were 

assessed by stripping off their contributions to the background spectrum  and calculating the fraction of the air kerma contribution (approx 

4nSv/h)

12 

Results

The net cosmic ray contribution  measured at this site was 45.2 +/‐

2.1 nGyh‐1

CARI‐6 calculated the cosmic ray  dose to be 43.9 nSvh‐1

at the  corresponding geographic 

coordinates, based on the  heliocentric potential model of 

solar modulation data for that  day.

Page 13: Cosmic radiation in australia carpenter

13 

Population‐weighted Dose (Outdoors)

Average annual cosmic radiation dose  for 208 regions (ABS Census Data)

Page 14: Cosmic radiation in australia carpenter

14 

Population‐weighted dose –

Capital Cities (Outdoors)

Page 15: Cosmic radiation in australia carpenter

• Population weighted outdoor dose rate for Australia is 360µSva‐1 averaged over the 11 year solar cycle

• Range of 262µSva‐1

to 565µSva‐1 (over 208 regions)

• Population‐weighted indoor dose rate for Australia is estimated to be  302µSva‐1

• Indoor time fraction = 0.8 (UNSCEAR, 2008)

• Shielding factor = 0.8 (UNSCEAR 2008)

15 

Population‐weighted dose (Indoors)

Page 16: Cosmic radiation in australia carpenter

• We now have a detailed map of cosmic radiation variability in  Australia.

• The average population‐weighted dose for Australia is  estimated to be 302µSva‐1.

• This dose is below the world‐average dose

• In Australia, the factors that have the largest influence on  cosmic radiation dose are altitude and latitude.

16 

Summary/Conclusion