最新版PHITSの包括的なベンチマーク計算の紹介

Introduction of comprehensive benchmark calculations of the latest version of the PHITS code

岩元 洋介   ; 佐藤 達彦   ; 橋本 慎太郎  ; 小川 達彦   ; 古田 琢哉   ; 安部 晋一郎   ; 甲斐 健師   ; 松田 規宏  ; 細山田 龍二*; 仁井田 浩二*

Iwamoto, Yosuke; Sato, Tatsuhiko; Hashimoto, Shintaro; Ogawa, Tatsuhiko; Furuta, Takuya; Abe, Shinichiro; Kai, Takeshi; Matsuda, Norihiro; Hosoyamada, Ryuji*; Niita, Koji*

粒子・重イオン輸送計算コードPHITSは、加速器遮蔽設計、医学物理計算など様々な目的で利用されている。本研究では、最新のPHITSバージョン2.82を用いて、核反応による粒子生成断面積(47ケース)、中性子輸送(6ケース)及び電磁カスケード(12ケース)に対するベンチマーク計算を実施した。その結果、陽子、中性子、重イオン等の100MeV以上の高エネルギー入射反応については、PHITSは実験値を概ね再現したのに対し、100MeV未満のエネルギー域ではPHITSが設定を推奨している核内カスケードモデルINCL4.6の適用範囲外のエネルギー領域であるため再現性が悪いことがわかった。また、陽子-リチウム核反応による中性子エネルギースペクトルは、INCL4.6において軽い核種の核反応を正確に記述できないため実験値を再現しなかった。これらの課題については、評価済み核データJENDL4.0/HEをPHITSに組み込むことで改善する予定である。一方、電磁カスケードの計算値は実験値をよく再現した。本研究により、PHITSの様々な適用分野における計算精度を検証するとともに、現状の問題点を抽出でき、今後の効率的な改善の指針を得ることができた。

Particles and Heavy Ions Transport code System (PHITS) is used for various purposes such as accelerator shielding design, medical physics calculations, and so on. In this study, we performed benchmark calculations for particle production cross sections (47 cases), neutron transport (6 cases) and electro-magnetic cascade (12 cases). For calculations of particle production cross sections, PHITS reproduced the experimental data for high-energy particle incident reactions with energies of above 100 MeV. On the other hands, PHITS did not reproduce the data for low-energy incident reactions due to outside of scope for the intra nuclear cascade model INCL4. We will incorporate the evaluated nuclear data library JENDL4.0/HE with PHITS to solve the problem. For calculations of electro-magnetic cascade, PHITS reproduced the data well. As a result, we validated the accuracy of PHITS calculations for various applied area and obtained guidelines for effective improvement of PHITS.