核破砕反応による核種生成断面積に対する核反応モデルの予測精度の調査

Investigation of prediction accuracy of spallation models for nuclide-production cross-sections in spallation reactions

岩元 大樹   ; 明午 伸一郎   ; 松田 洋樹  

Iwamoto, Hiroki; Meigo, Shinichiro; Matsuda, Hiroki

モンテカルロ粒子輸送計算コードPHITSは、加速器駆動核変換システム(ADS)及び大強度陽子加速器施設の核特性評価において重要な役割を担うが、PHITSに組み込まれている核反応モデルは高度化の余地が残されている。本研究は、放射能量評価で重要な核破砕生成物の核種生成断面積に関する実験データ及び他のモンテカルロ粒子輸送計算コード(MCNP6及びGEANT4)で使用される最新の核反応モデルによる解析結果と比較することで、現状のPHITS核反応モデルの予測精度を把握し、さらなる高度化に向けた課題を摘出することを目的とした。ADS及び核破砕中性子源施設で重要な400MeVから1GeVの陽子入射エネルギー領域及び重標的核種に関する実験を対象とし、ドイツGSIで測定された逆運動学による実験データ及びJ-PARCで測定された最新の結果を含む放射化法による実験データと、計算モデルによる結果と比較した。その結果、PHITS推奨の核反応モデルINCL4.6/GEMは、核分裂生成物を過小評価し、蒸発残留核種について、同一元素に対して中性子過剰に評価する傾向を示すことがわかった。さらに、GSI実験データが存在しない中重核(IMF)領域(=10-40)及び核分裂生成核種と蒸発残留核種の間の領域(=120-160)において、計算モデル間の差異が顕著であることが示された。

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