Unified description of the fission probability for highly excited nuclei

高励起核に対する核分裂確率の統一的記述

岩元 大樹   ; 明午 伸一郎   

Iwamoto, Hiroki; Meigo, Shinichiro

放射線挙動解析コードPHITSは、加速器駆動核変換システムや核破砕中性子源施設等における放射能・被曝線量評価及び施設の遮蔽設計に重要な役割を演じるが、PHITSの核破砕反応を記述するモデルINCL4.6/GEMは核分裂生成物の収量を大幅に過小評価することが知られており、モデルの高度化が求められている。本研究では、核分裂生成物の収量予測に重要なパラメータとなる「核分裂確率」を現象論的に記述するモデルを提案し、このモデルを粒子輸送計算コードPHITSに組み込まれている脱励起過程計算コードGEMの高エネルギー核分裂モデルに適用した。実験値との比較の結果、広範囲 のサブアクチノイド核種に対する陽子入射,中性子入射及び重陽子入射反応に対して、核分裂断面積を統一的に予測でき、その予測精度は従来モデルよりも大幅に改善することを示した。さらに、本モデルを用いた解析により、核分裂生成物の同位体分布を精度よく求めるためには、核内カスケード過程計算コードINCL4.6における高励起残留核の記述の修正が必要であることを明らかにした。

We present a new model to describe the fission probability of the high-energy fission model, as deduced from the intranuclear cascade calculation with the Intra-Nuclear Cascade model of Lige (INCL) version 4.6 and Prokofiev's phenomenological systematics of the proton-induced fission cross sections. This model is implemented in the de-excitation model of the Generalized Evaporation Model (GEM), and applied to Monte Carlo spallation reaction simulation using the Particle and Heavy Ion Transport code System (PHITS). Comparing with experimental data for subactinide nuclei shows that this model can provide a unified prediction of the proton-, neutron-, and deuteron-induced fission cross sections with markedly improved accuracy. The calculated fission fragments tend to shift to higher mass numbers. To account for the isotopic distributions of fission fragments within the framework of a coupled INCL/GEM, modification of INCL is required, especially for description of the highly-excited states of residual nuclei.