A Computational approach using reflection boundaries for dose calculation in infinitely expanded radiation field

反射境界を利用した無限放射線場での線量計算手法

古田 琢哉   ; 高橋 史明  

Furuta, Takuya; Takahashi, Fumiaki

放射性核種が環境中に広く沈着した状況での空間線量や屋内での線量低減等について、放射線輸送計算コードを用いて効率的に解析する手法を開発した。従来の輸送計算では、線量計算に寄与する可能性のある放射線の影響を考慮できるよう、放射線の平均自由行程等に基づき広大な環境を仮定していた。しかし、この方法では、十分な統計精度を得るために膨大な数の放射線を発生させる必要があった。そこで、計算で仮定する環境の境界に仮想的な反射壁を定義して、半無限条件の環境と同等の放射線場を模擬する手法を考案した。ここでは、放出された放射線を反射壁で反射させることで、反射壁の外側から放出された放射線と仮想するため、評価対象とする領域を内包できる程度の小さな環境で比較的少ない数の放射線の輸送計算により、信頼性の高い結果を得ることが可能となった。この手法を土壌中の核種からの放射線に対する空間線量や屋内での線量低減の計算に適用し、従来の手法の結果との比較により妥当性を検証した。この比較検証により、新しく開発した手法により合理的な解析結果を得ることができ、従来の手法と同等の結果を100分の1程度の計算時間で得られることを確認した。

A new approach was proposed to compute radiation dose to objects of interest in infinitely expanded radiation fields with Monte Carlo transport codes. The particles, which were emitted from the location far from the interested object, could be effectively taken into account by setting reflection boundaries at the borders of the computational area in the newly developed method. Here, the positions and momenta of the particles at each reflection were recorded and used as the sources to simulate particles from the exterior region of the computational area. The validity of new method was checked by radiation transport calculations of objects on the infinitely expanded contaminated ground surface. The results in our new approach agreed within statistical errors of the simulation with those in the conventional approach considering a very large computational area. In addition, an efficiency in computational time was compared between the new and conventional approaches.