New analytical method to estimate systematic uncertainty in PHITS

PHITSにおける系統的不確かさ評価のための新しい解析手法

橋本 慎太郎  ; 佐藤 達彦   

Hashimoto, Shintaro; Sato, Tatsuhiko

粒子・重イオン輸送計算コードPHITSは、中性子や光子をはじめとする様々な放射線の挙動を模擬できるため、加速器施設の遮蔽計算等の目的で幅広い分野のユーザーに利用されている。モンテカルロ法に基づいたPHITSの信頼性は、他のコードと同様に計算で用いた試行回数によって決まる統計的不確かさで評価される。しかし、計算の入力情報となる遮蔽材の密度や組成が不確かさをもつ場合があり、それらが計算結果に与える影響を系統的不確かさとして評価することで、遮蔽計算を通じた計算結果の信頼性を定量的に検討することが可能となる。我々は、系統的不確かさを評価するために分散分析を用いた新しい手法を提案しており、これを中性子の遮蔽計算に適用し、遮蔽材に含まれる水の含有量の不確かさが計算結果に与える影響を明らかにした。

PHITS can simulate a behavior of various particles such as neutrons and photons, and has been used for shielding calculations in accelerator facilities. Reliability of PHITS based on the Monte Carlo method can be usually evaluated by statistical uncertainties related with the number of trials. However, uncertainty of input parameters such as densities and compositions of shielding materials might influence on results of the shielding calculation. Estimation of the influence as systematic uncertainties gives quantitative discussion of the calculation. We proposed a new method to estimate systematic uncertainties with ANOVA, and then applied the method to analysis of neutron shielding calculations. In the analysis, the effect of the uncertainty of water contents in concrete materials on neutron fluences could be estimated quantitatively.