Neutron-induced damage simulations; Beyond defect production cross-section, displacement per atom and iron-based metrics

中性子照射損傷シミュレーション; 欠陥生成断面積、原子あたりのはじき出し数、鉄に基づいたメトリクスを超えて

Sublet, J.-Ch.*; Bondarenko, I. P.*; Bonny, G.*; Conlin, J. L.*; Gilbert, M. R.*; Greenwood, L. R.*; Griffin, P. J.*; Helgesson, P.*; 岩元 洋介   ; Khryachkov, V. A.*; Khromyleva, T. A.*; Konobeyev, A. Yu.*; Lazarev, N.*; Luneville, L.*; Mota, F.*; Ortiz, C. J.*; Rochman, D.*; Simakov, S. P.*; Simeone, D.*; Sjostrand, H.*; Terentyev, D.*; Vila, R.*

Sublet, J.-Ch.*; Bondarenko, I. P.*; Bonny, G.*; Conlin, J. L.*; Gilbert, M. R.*; Greenwood, L. R.*; Griffin, P. J.*; Helgesson, P.*; Iwamoto, Yosuke; Khryachkov, V. A.*; Khromyleva, T. A.*; Konobeyev, A. Yu.*; Lazarev, N.*; Luneville, L.*; Mota, F.*; Ortiz, C. J.*; Rochman, D.*; Simakov, S. P.*; Simeone, D.*; Sjostrand, H.*; Terentyev, D.*; Vila, R.*

核データを用いた原子核反応については、放射線照射を受けた材料のカスケード損傷による欠陥生成の起点となる。そのため、欠陥生成の指標となる一次はじき出し原子(PKA)、PKAの損傷エネルギー及び原子あたりのはじき出し数(DPA値)の導出において、原子核反応を正確に考慮することが重要となる。ここで、原子核反応を考慮した欠陥生成の評価手法(メトリクス)を用いることで、照射材料中の個々の欠陥やクラスタ化した欠陥のマクロな挙動をシミュレーションすることが可能となる。より具体的には、原子炉, 核融合, 加速器, 核医学, 宇宙分野等の様々な分野において、照射条件(入射粒子, 入射エネルギー, 材料等)に対応した損傷評価が可能となる。本論文は、核反応及び損傷エネルギーに関する最近の理論と進展をレビューするとともに、欠陥生成量を導出する際の核データにおける誤差の伝播、分子動力学に基づいた損傷計算等について述べる。

Nuclear reaction with nuclear data is the origin of defects produced by cascade damage in irradiated materials. Therefore, it is important to consider nuclear reaction correctly for calculations of the damage energy of Primary Knock on Atom (PKA) and the number of Displacement Per Atom (DPA). Here, radiation damage metrics considering nuclear reaction enables us to simulate transport of each defect and clustering defects in the irradiated material. This paper reviews the theory of nuclear reaction and damage energy and describes the latest methodologies about uncertainty propagation and quantification in nuclear data and damage calculations based on molecular dynamics.