PHITSへの四面体メッシュ体系の導入

Implementation of tetrahedral geometry in PHITS

古田 琢哉   

Furuta, Takuya

従来のモンテカルロ輸送計算コードPHITSでは、平面や球面などの単純な面の組み合わせで、三次元体系の構築を行う必要があり、複雑な三次元体系を組み上げることが非常に困難であった。一方、CADに代表されるインタラクティブに操作することで複雑な三次元体系を容易に構築できる便利なツールがいくつか開発されており、これらのツールの利用を可能にする機能のPHITSへの実装がユーザーから要望として多く寄せられている。そこで、ポリゴン体系の一種である四面体メッシュ体系を利用できる機能をPHITSに導入した。四面体メッシュ体系は最もシンプルでありながら自由な複雑体系を構築するのに十分な柔軟性を備えており、形式変換をすることでCAD等のソフトウェアを利用した三次元体系の設計も可能である。さらに本機能の導入に際し、初期段階で四面体メッシュ体系に対する分岐マップを準備し、輸送計算の計算時間を短縮する工夫を加えた。これにより同数のメッシュ数であれば、ボクセルメッシュと同程度の計算時間で四面体メッシュ体系の輸送計算が可能となった。

It was difficult to construct complex three-dimensional (3D) geometries with original version of PHITS because 3D geometries in PHITS are defined by combinations of objects enclosed by simple surfaces planes, spheres, cylinders and so on. Useful software to construct 3D geometries interactively exists on the market and there are many requests from users to use such softwares in PHITS. We thus introduce a function to treat tetrahedral-mesh geometries, which is a type of polygon-mesh geometries, in PHITS. Being one of the simplest, the tetrahedral-mesh geometry is sufficiently flexible to construct complex geometries. Designing with CAD software is also possible with format conversions. In addition, we have introduced a function to create decomposition maps of tetrahedral-mesh objects at the initial process so that the computational time for transport process can be reduced. Owing to this function, transport calculation in tetrahedral-mesh geometry can be as fast as that for the geometry in voxel-mesh with the same number of meshes.