Depth dependency of neutron density produced by galactic cosmic rays in the lunar subsurface

銀河宇宙線により月面中に生成される中性子の深さ依存性

太田 周也; Sihver, L.*; 小林 進悟*; 長谷部 信行*

Ota, Shuya; Sihver, L.*; Kobayashi, Shingo*; Hasebe, Nobuyuki*

銀河宇宙線によって月面に生成される中性子は、月面中の線生成に主要な役割を果たす。これらの線が月面から放出される際、測定を行うことで、月面の元素分布を調べることができ、近年有力な月研究の手段となっている。本研究では、月面中に生成された中性子のフラックスや深さ依存性を見積もり、近年、月周回衛星に搭載されている線分光計のデータ解析に役立てることを目指した。計算は、原子力機構が開発したPHITS放射線輸送コードを用いて行い、最新の核データファイルであるJENDL-HEを取りこんで精密な計算を行うことで、過去にApollo17号が月面で実測した中性子深さ分布を再現することができた。これにより、PHITSコードを用いた月面の中性子情報の計算の信頼性も確認することができた。

Neutron production by galactic cosmic rays (GCR) in the lunar subsurface plays an important role in the radiation environment on the surface and subsurface of the Moon and to make its accurate estimation is therefore very important for lunar and planetary nuclear spectroscopy and space dosimetry. In this work, the depth dependency of neutron production from protons and alpha particles in galactic cosmic ray (GCR) was estimated using the three-dimensional particle and heavy ion transport simulation code PHITS incorporating the latest high energy nuclear data, JENDL-HE. Our estimation of equilibrium neutron density profiles in the lunar subsurface was compared with the experimental data obtained by Apollo 17 Lunar Neutron Probe Experiment (LNPE). As the results, our calculation successfully reproduced the LNPE data within experimental errors of 15% (measurement) + 30% (systematic).