Development of displacement damage model in PHITS and comparison with other codes in a high-energy region

PHITSコードにおけるはじき出し損傷計算の開発と高エネルギー領域における他のコードとの比較

岩元 洋介   ; 仁井田 浩二*; 沢井 友次; Ronningen, R. M.*; Baumann, T.*

Iwamoto, Yosuke; Niita, Koji*; Sawai, Tomotsugu; Ronningen, R. M.*; Baumann, T.*

高エネルギー加速器機器の放射線による照射損傷の指標として、DPA(原子あたりのはじき出し数)があり、この評価精度が施設設計や運転管理に大きく影響する。本研究では、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを用いて、荷電粒子に対するDPA値を正確に計算するために、クーロン弾性散乱からの寄与を含むように拡張した。その結果、陽子エネルギー20MeVを超える領域では、核反応により発生する荷電粒子の照射損傷に対する影響が大きくなることを明らかにした。一方、PHITS以外の計算コード(FLUKA, MARS等)において照射損傷モデルが近年開発された。高エネルギー領域のDPA値に関する実験データがほとんど無いことから、計算コード間の相互比較が損傷モデルの検証において重要となるが、ほとんど行われていない。そこで、本研究ではPHITSとMARSによるDPA値の計算結果の相互比較を行った。重イオン加速器で利用される130MeV/u Ge+Wにおいては、PHITSとMARSの計算結果はよく一致した。会合では、FLUKAとの比較、及び高エネルギー陽子・中性子照射についても言及する。

We have developed the displacement damage model in PHITS using the screened Coulomb scattering and the nuclear reaction model to evaluate the energy of the target PKA created by the projectile and the "secondary particles" which include all particles created from the sequential nuclear reactions. For the high-energy proton and neutron incident reactions, it was found that a target PKA created by the "secondary particles" is more dominant than a target PKA created by the projectile in DPA calculations. Recently, radiation damage models in other codes such as FLUKA, MARS, MCNP have also been developed. As there is few experimental data in a high energy region, an intercomparison of Monte Carlo codes used in the radiation damage calculation is very important for the improvement of models. In the meeting, we will also discuss the comparison between PHITS and FLUKA for the high-energy proton and neutron irradiation.