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PHITSコードにおける光核反応モデルの改良

Development of the photonuclear reaction model in the PHITS code

野田 秀作; 橋本 慎太郎; 佐藤 達彦; 深堀 智生; 千葉 敏*; 仁井田 浩二*

Noda, Shusaku; Hashimoto, Shintaro; Sato, Tatsuhiko; Fukahori, Tokio; Chiba, Satoshi*; Niita, Koji*

医療用電子加速器、高強度レーザー施設、材料・物性研究シンクロトロン加速器施設において発生した高エネルギー光子が、光核反応を起こし陽子や中性子を生成する。人体への線量評価や施設の遮蔽・防護設計を精度よく行うため、PHITSコードにおいて光核反応モデルの改良が必要とされている。本研究では、140MeVまでのエネルギーをもつ光子入射による光核反応を精度よく再現するために、評価済み光核反応データファイル(JENDL/PD-2004)を光核反応断面積に採用し、光子入射により励起された原子核の蒸発過程を核子入射による蒸発過程と区別できるように改良して、さらに準重陽子崩壊反応モデルのJQMDモデルへの組み込みを行った。これらの改良により、エネルギーが140MeVまでの光子入射をPHITSで取り扱うことが可能となり、例えば、C-12への20MeVから30MeVの光子入射に対する陽子及び中性子放出の実験データを非常によく再現することを確認した。

Medical linac is commonly used in photonthereapy. High energy photons can induce the photonuclear reaction generating proton and neutrons. Improvement of the PHITS code is needed to accurately estimate the dose rate for the human body. In this study, we developed the PHITS code to applicable to the incident photon energy of 140 MeV; (1) adopted the evaluated photonuclear data file (JENDL/PD-2004), (2) improved the evaporation model for the light nuclei excited by photon, (3) developed the quasideuteron process in the JAERI Quantumn Molecular Dynamics (JQMD) model. Owing to these improvements, PHITS can handle the photonuclear reaction against the incident photon energy below 140 MeV. As an example, the photon-induced proton/neutron-emission cross sections are well reproduced using improved PHITS.

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