A New method for neutron-beam-line shielding calculation

中性子ビームライン遮蔽計算の新手法

前川 藤夫  ; 田村 昌也; 川合 將義*; 古坂 道弘*; 渡辺 昇

Maekawa, Fujio; Tamura, Masaya; Kawai, Masayoshi*; Furusaka, Michihiro*; Watanabe, Noboru

モンテカルロコードを用いた中性子ビームライン遮蔽計算の新手法を開発した。第1段階として、ターゲット-モデレータ-反射体集合体,中性子ビームライン等の生体遮蔽体内の機器をモデル化し、中性子ビームラインダクトに沿った中性子流分布を計算した。第2段階として、中性子ビームラインに沿った中性子流の減少分を該当部分のビームライン遮蔽に対する線源項と考え、中性子ビームライン遮蔽の必要厚さを計算した。本手法の特徴は、第2段階計算において中性子ビームライン軸に沿った線源項分布の取り扱いの正確さである。本手法を応用し、JSNSに対して次の評価を行った。(1)中性子ビームライン遮蔽厚さと、これを簡易に計算する経験式の導出,(2)ビームストップの寸法,(3)シャッターを閉じたときの試料位置における線量,(4)T0チョッパーブレードの生成放射能評価。これらの結果は、実験ホール内における23本のビームラインの配置決定の条件を与えた。

A method for neutron-beam-line shielding calculation with a Monte Carlo code was newly developed. In the first step, components inside the biological shield such as a target-moderator-reflector-assembly and a neutron-beam-line were modeled, and a neutron current distribution along a duct of the neutron-beam-line was calculated. In the second step, decreases of neutron current along the beam-line were regarded as source terms for the beam-line shield, and required beam-line shield thickness was calculated. The most remarkable feature of this method was accurate treatment of the neutron source term distribution along the beam-line in the second step calculation. The followings were evaluated for JSNS by applying this method: (1) neutron-beam-line shield thickness with an empirical formula for estimating shield thickness conveniently, (2) beam stop sizes, (3) dose rates at a sample position when a shutter was closed, and (4) activation level of a To-chopper blade. These results gave conditions for determining the layout of 23 neutron-beam-lines in the experimental hall.