An Overview of the PHITS code and its application to neutron-source design

PHITSコードの概要とその中性子源設計への応用

佐藤 達彦   ; 仁井田 浩二*; 松田 規宏  ; 橋本 慎太郎  ; 岩元 洋介   ; 岩瀬 広*; 中島 宏; 坂本 幸夫; 深堀 智生  ; 千葉 敏; Sihver, L.*

Sato, Tatsuhiko; Niita, Koji*; Matsuda, Norihiro; Hashimoto, Shintaro; Iwamoto, Yosuke; Iwase, Hiroshi*; Nakashima, Hiroshi; Sakamoto, Yukio; Fukahori, Tokio; Chiba, Satoshi; Sihver, L.*

粒子・重イオン輸送計算コードPHITSは、幅広いエネルギーを持つ多様な放射線の3次元空間内における挙動を解析可能なため、工学・理学・医学の分野で幅広く利用されている。その1つの応用先として、中性子源設計がある。PHITSのような汎用コードを中性子源設計に応用するためには、通常の輸送計算では必要としない幾つかの特殊な機能を導入する必要がある。例えば、冷中性子ビームラインの設計では、通常のエネルギーでは問題とならない重力や磁場による中性子軌道の微少な変化を考慮する機能が必要となる。また、中性子モデレータの設計では、オルソ水素とパラ水素の散乱断面積の違いを適切に考慮する機能が必要となる。PHITSは、これらの機能を搭載しているため、J-PARCの中性子源設計に多大に貢献した実績を持つ。発表では、PHITSの概要を説明するとともに、PHITSを中性子源設計に応用した結果を紹介する。

PHITS is a general purpose 3-dimensional Monte-Carlo particle transport simulation code developed under collaboration of Japan Atomic Energy Agency (JAEA), Research Organization for Information Science and Technology (RIST), High Energy Accelerator Research Organization (KEK) and a couple of other institutes in Japan and Sweden. In order to apply PHITS to the neutron-source design, several functions specialized for that purpose were implemented in the code. For examples, PHITS has functions to simulate the distortion of neutron trajectory due to the gravity and magnetic fields. For improving the accuracy of neutron-moderator design, PHITS can consider the difference of the neutron scattering cross sections between ortho- and para-hydrogen, using appropriate neutron-scattering libraries. Owing to these functions, PHITS has been successfully used for the neutron-source design in the J-PARC project.