Development of PARMA; PHITS-based Analytical Radiation Model in the Atmosphere

PHITSをベースとした大気中の宇宙線モデルPARMAの開発

佐藤 達彦   ; 保田 浩志*; 仁井田 浩二*; 遠藤 章   ; Sihver, L.*

Sato, Tatsuhiko; Yasuda, Hiroshi*; Niita, Koji*; Endo, Akira; Sihver, L.*

航空機乗務員の被ばく線量評価は、近年、社会的に大きな関心を集めている。そこで、われわれは、モンテカルロ計算コードPHITSを用いた最新のシミュレーションにより、地球上のさまざまな地点における宇宙線スペクトル測定値を再現することに成功した。また、このシミュレーション結果をもとに、大気中任意地点における宇宙線及びその2次粒子(中性子・陽子・粒子・電子・陽電子・光子)のスペクトルを予測可能な解析モデルPARMAを確立した。PARMAを用いれば、航空機乗務員や一般国民の宇宙線被ばく線量評価が、従来よりも高精度かつ短時間で実施することが可能となる。

Estimation of cosmic-ray spectra in the atmosphere has been an essential issue for the evaluation of aviation doses. We have therefore calculated these spectra by performing Monte Carlo simulation of cosmic-ray propagation in the atmosphere using the PHITS code. Based on a comprehensive analysis of the simulation results, we proposed an analytical model for estimating the cosmic-ray spectra of neutrons, protons, He nuclei, muons, electrons, positrons and photons applicable to any location in the atmosphere at altitudes below 20 km. Our model, named PARMA, enables us to calculate the cosmic radiation doses instantaneously with precision equivalent to that of the Monte Carlo simulation that requires much computational time. With these properties, PARMA is capable of improving the accuracy and efficiency of the cosmic-ray exposure dose estimations for not only aircrews but also for the public on the ground.