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3-D shielding calculation method for 1-MW JSNS

1-MW JSNSの3次元遮蔽計算法

前川 藤夫; 田村 昌也

Maekawa, Fujio; Tamura, Masaya

1-MW JSNSの遮蔽設計のために、MCNPX用の3次元遮蔽計算モデルを作成した。このモデルにはターゲット-モデレータ-反射体集合体,ヘリウムベッセル,中性子ビーム引き出しダクト,シャッター,遮蔽ブロック及びこれらの機器間のギャップや隙間等がモデル化されており、ストリーミング効果を詳細に考慮することができる。分散低減法として、セルインポータンスパラメータによる粒子分割/消滅法を用いた。中性子束が12桁以上減衰する直径15m高さ12mに及ぶ大きなターゲットステーションに対するセルインポータンスパラメータは、自動化された繰り返し計算により適切に求めることができた。本計算手法により、短時間(2日)でターゲットステーション全体の詳細な3次元遮蔽設計計算が可能となり、JSNSの遮蔽設計が進展した。

A three-dimensional (3-D) shielding calculation model for MCNPX was produced for shielding design of 1-MW JSNS. The model included simplified target-moderator-reflector assembly, helium-vessel and neutron beam extraction pipes, shutters, shield blocks, gaps and void spaces between these components, and so on, and could treat streaming effects precisely. The particle splitting and kill method with cell importance parameters was adopted as a variance reduction method. The cell importance parameters for such a large target station of about 15 m in diameter and 12 m in hight in which neutron fluxes attenuated more than 12 orders of magnitude could be determined appropriately by automated iteration calculations. This calculation procedure enabled detailed 3-D shielding design calculations for the whole target station in a short time, i.e., within 2 days, and contributed for progress of shielding designs of JSNS.

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