Cosmic-ray transport simulation in the atmosphere

核データを用いた大気中の宇宙線輸送計算

佐藤 達彦   ; 仁井田 浩二*

Sato, Tatsuhiko; Niita, Koji*

大気中における宇宙線由来の中性子エネルギースペクトルは、航空機乗務員の被ばく線量評価だけでなく、地表面における半導体ソフトエラー発生率推定の際に、極めて重要となる。そのため、大気中における宇宙線由来の中性子スペクトルを予測することは、近年、重要な研究課題として認識されている。しかし、従来の予測モデルでは、宇宙線が引き起こす大気中の窒素や酸素との核反応を計算するモデルの精度が不十分なため、地表面から航空機高度まで幅広い高度範囲における測定値を再現することが困難であった。そこで、われわれは、最新の核反応モデルを組み込んだ放射線輸送計算コードPHITSと、最新の核データライブラリJENDL高エネルギーファイルを組合せて大気中における宇宙線挙動を模擬し、大気中の任意地点における中性子スペクトルを精度よく予測することに成功した。本報告では、その宇宙線輸送計算におけるJENDL高エネルギーファイルの役割について重点的に解説する。

Estimation of cosmic-ray neutron spectra in the atmosphere has been an essential issue in the evaluation of the aircrew doses and the soft-error rates of semiconductor devices. We therefore performed Monte Carlo simulations for estimating neutron spectra, using the PHITS code coupled with the nuclear data library JENDL-High-Energy (JENDL/HE) file or the intra-nuclear cascade (INC) model for simulating high-energy neutron and proton induced nuclear reactions. The calculated spectra based on JENDL/HE agree with measured data very much for a wide altitude range even at ground level. On the other hand, the calculation adopting INC generally overestimates the measured data, especially at lower altitudes.