New approach for nuclear reaction model in the combination of intra-nuclear cascade and DWBA

核内カスケードとDWBAを組合せた新規の核反応モデル

橋本 慎太郎  ; 岩本 修  ; 岩元 洋介   ; 佐藤 達彦   ; 仁井田 浩二*

Hashimoto, Shintaro; Iwamoto, Osamu; Iwamoto, Yosuke; Sato, Tatsuhiko; Niita, Koji*

放射線輸送計算コードは、光子,電子,核子の他重イオンと人体や各種材料の相互作用、その結果として付与されるエネルギー等の解析に利用される。ここで、各コードによる物質中の放射線挙動のシミュレーションにおいて重要となるのは核反応プロセスの記述である。近年、基礎研究や医療の分野において注目を浴びている加速器中性子源の応用に関して、10から100MeVのエネルギー領域における陽子あるいは重陽子入射反応の中性子生成スペクトルを精密に記述することが求められている。しかし、組み込まれている核内カスケード計算には量子力学的な効果が入っておらず、生成中性子のスペクトルや発生量について十分な精度を有するシミュレーション結果を得ることができない状況である。そこでわれわれは、量子力学的に計算した歪曲波ボルン近似(Distorted Wave Born Approximation: DWBA)の結果を用いたイベントジェネレーターを作成し、これと核内カスケード計算を組合せた新しい方法を開発した。まず、開発した新モデルにより、重陽子入射反応に対する中性子生成スペクトルについて実験データを再現することを検証した。今後陽子入射に対する検証を進め、異なる核反応モデルによる中性子スペクトルが線量評価に与える影響の解析を進める。

Particle transport simulation codes based on the Monte Carlo technique are utilized to predict interaction of radiations with materials. The codes describe the transport of all particles, e.g. photons, electrons, nucleons, and heavy ions by various models for physical processes and nuclear reaction. In particular, nuclear reaction processes are essential parts for the accurate prediction. Recently, accelerator-based neutron sources using proton or deuteron beams with energies from 10 to 100 MeV come to be utilized for scientific and medical applications. For neutron source design, accurate description of neutron yields created by nuclear reactions is required in the simulation. However, the Intra-Nuclear Cascade type models used in most of the simulation codes are not enough to reproduce experimental data because of neglecting quantum mechanical effects. In this study, we combined the cascade type models and an event generator using the DWBA (Distorted Wave Born Approximation) calculation, which is a theoretical model based on quantum mechanics. We verified that the calculated results with the combination model can reproduce experimental data of neutron spectra in deuteron-induced reactions. We will also present the validity of the combination model for proton-induced reactions.