任意形状の中性子用シンチレータに対する応答関数計算コードSCINFUL-CGの開発

Development of SCINFUL-CG code to calculate response functions of scintillatiors with various shapes used for neutron measurement

遠藤 章   ; Kim, E.; 山口 恭弘

Endo, Akira; Kim, E.; Yamaguchi, Yasuhiro

高エネルギー中性子スペクトル測定等に用いられている有機シンチレータに対する応答関数の計算には、モンテカルロコードSCINFULが広く利用されている。しかし、SCINFULの機能は、円柱形状のNE213及びNE110シンチレータに対する計算のみに限定されている。本研究では、SCINFULをもとに、幾何形状指定機能及び高エネルギー中性子に対する輸送断面積データを新たに組み入れた計算コードSCINFUL-CGを開発した。SCINFUL-CGでは、検出器形状の指定に、CG (Combinatorial Geometry)による幾何形状指定機能を拡張したMARS-CGを導入するとともに、CGで定義された領域ごとに中性子スペクトルを評価する機能を加えた。また、ガラスシンチレータの主成分である珪素及び酸素,検出器カバーのアルミニウムについて、LA150を用い、100MeVまでの中性子輸送計算の断面積データを組み込んだ。SCINFUL-CGの計算結果の妥当性は、SCINFUL及びMCNPによる計算結果との比較並びに中性子照射実験によって確認した。SCINFUL-CGは、高エネルギー中性子スペクトルメータ、中性子モニタの検出器の設計計算等において有効なツールになることが期待される。本報告書では、開発したコードの概要を述べるとともに、コードの使用方法について説明する。

SCINFUL has been used to calculate response functions of organic scintillators for high-energy neutron spectroscopy. However, the applicability of SCINFUL is limited to the calculations for cylindrical NE213 and NE110 scintillators. In the present study, SCINFUL-CG was developed by introducing a geometry specifying function and high-energy neutron cross-section data into SCINFUL. The geometry package MARS-CG, the extended version of the CG (Combinatorial Geometry), was programmed into SCINFUL-CG to express various geometries of detectors. Neutron spectra in the regions specified by the CG can be evaluated by the track length estimator. The cross section data of silicon, oxygen and aluminum for neutron transport calculation were incorporated up to 100MeV using the data of LA150. Validity of SCINFUL-CG was examined by comparing calculated results with those by SCINFUL and MCNP and experimental data. SCINFUL-CG can be used for the designs of high-energy neutron spectrometers and neutron monitors using the organic scintillators. The present report is a user's manual of SCINFUL-CG.