Post fission time evolution calculation by FIFRELIN coupled with PHITS and DCHAIN

FIFRELIN-DCHAINとFIFRELIN-PHITSを用いた核分裂後の時間発展計算

小川 達彦   ; Litaize, O.*; Mancusi, D.*; Chebboubi, A.*; Serot, O.*

Ogawa, Tatsuhiko; Litaize, O.*; Mancusi, D.*; Chebboubi, A.*; Serot, O.*

CEAが開発を進めるFIFRELINは、核分裂における観測量を計算する目的で開発された核分裂計算コードである。同コードは、実験値やデータベースを活用することで、核分裂の観測量である残留核分布や中性子収量などを高精度に予測することができ、核データ評価や核分裂実験の計画などに使われてきた。しかしながら、FIFRELINは残留核のベータ崩壊を扱うことができず、残留線量や崩壊熱の計算ができないという問題があった。また、中性子やガンマ線などの即発二次粒子についても、エネルギースペクトルを計算することはできるものの、その後の輸送計算で巨大な外部ファイルを生成する方法しかなく、即発二次粒子の検出などのシミュレーションの障害になっていた。そこで、これらの課題を解決するため、放射線輸送計算コードPHITSとFIFRELINの接続を行った。PHITSのうち燃焼計算コードであるDCHAINをFIFRELINと接続することにより、FIFRELINが計算した残留核分布に基づいて燃焼計算が可能になった。その計算法を適用してU(n,fission)反応後の崩壊熱を計算したところ、最新バージョンのFIFRELINとDCHAINを使うことで精度よく先行研究の文献値を再現できることが確認できた。また、FIFRELINで計算した即発二次粒子のエネルギースペクトルをPHITSの粒子輸送機能に読ませることで、即発二次粒子の輸送や反応のシミュレーションが可能になった。

The Monte-Carlo code FIFRELIN was originally developed for the simulation of first chance fission of fissile nuclei. It can predict fission observables such as fragment yields and neutron yields accurately by using experimental data and databases. However, FIFRELIN cannot calculate remnant dose and decay heat considering delayed decay of fission fragments. Moreover, FIFRELIN can predict the energy spectra of neutrons and gammas but further transport calculation required generation of heavy external files. In this study, FIFRELIN was interfaced to radiation transport code PHITS to perform burn up calculation and particle transport calculation. Owing to the burn up calculation, decay heat and remnant dose were calculated for given irradiation condition and cooling period. Interface of particle transport calculation by PHITS and FIFRELIN can perform particle transport simulation based on the source term calculated by FIFRELIN.