核分裂モデルFIFRELINのマルチチャンスフィッション機能開発

Development of multi-chance fission module for fission event generator FIFRELIN

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。同コードはこれまで、自発核分裂と熱中性子誘導核分裂のモデリングを完成させており、その次の段階としてマルチチャンス核分裂のモデリングを本研究で実施した。マルチチャンス核分裂は、核分裂バリア以上のエネルギーを持つ中性子を標的核が吸収することで、事前に中性子を一個以上放出できる核分裂反応を指す。この開発のため、中性子を捕獲した複合核の励起エネルギー,スピン,パリティを決定するアルゴリズムをFIFRELINに追加し、その状態からの核分裂崩壊幅と中性子放出崩壊幅をそれぞれBohr-Wheelerの式とHauser-Feshbachの式で計算することとした。これらの崩壊幅から確率サンプリングして、核分裂するか、その前に中性子放出崩壊するかを選択する。中性子放出崩壊を起こした場合、複合核の励起エネルギーが核分裂バリア以下になったら、核分裂は起こらず統計崩壊のみ計算した。この新しいアルゴリズムで、Uの核分裂反応確率を任意の励起エネルギーに対して求めたところ、文献値のエネルギー依存性を定性的に再現できることを確認した。今後、Hauser-Feshbachモデルで用いる中性子透過係数や、準位密度の計算を高精度化し、マルチチャンス核分裂のより正確な再現を目指す。

The Monte-Carlo code FIFRELIN was originally developed for the simulation of first chance fissions of fissile nuclei and spontaneous fissions. In this study, a reaction module for multi-chance fission was developed. Multi-chance fission reaction are fission reactions preceded by neutron emission owing to the incident neutron energy higher than the fission barrier. For this development, an algorithm to calculate the excitation energy, spin and parity of the compound nucleus was implemented. In addition, a fission width and neutron emission width were calculated by Bohr-Wheeler formula and Hauser-Feshbach formula, respectively. If neutron emission reaction is sampled and the excitation energy reaches below the fission barrier, fission reaction is prohibited and the nucleus is deexcited by evaporation. The prompt fission probability of U(n,fission) calculated with these new algorithms, qualitatively agreed with experimental data. By improving the neutron transmission coefficient and level density formalism used in the Hauser-Feshbach calculation to calculate multi-chance fission calculation more accurately.