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Development of nuclear de-excitation model EBITEM Ver.2

原子核脱励起モデルEBITEM Ver.2の開発

小川 達彦   ; 橋本 慎太郎  ; 佐藤 達彦   

Ogawa, Tatsuhiko; Hashimoto, Shintaro; Sato, Tatsuhiko

原子力機構が中心となって開発・普及を行う汎用モンテカルロ放射線輸送計算コードPHITSは、原子核の電磁気的脱励起過程(ガンマ線、内部転換電子を放出する脱励起過程)を理論モデルEvaluated Nuclear Structure Data File (ENSDF-)-Based Isomeric Transition and isomEr production Model (EBITEM)により計算する。本研究では、同モデルを特に中性子捕獲反応の高精度化に焦点を当てて改良した。従来、中性子捕獲反応を起こした原子核は、理論モデルである単核子模型と一部の核しかカバーしないReedyらの文献値で脱励起を計算していたところ、すべての天然核種をカバーするEvaluated Gamma Activation File (EGAF)で計算するように改良した。また、その後に続く脱励起に使われる原子核構造データは、ガンマ線放出のデータが載っているENSDFを2013年に取得して使っていたが、内部転換電子放出のデータも含むReference Input Parameter Library 3 (RIPL-3)に差し替えた。これにより内部転換電子放出過程も計算できるようにし、この過程を飛跡構造解析モデルのために開発した原子脱励起モデルにさらに繋げることで、オージェ電子や蛍光X線の放出も計算できるようにした。この新しいバージョンのEBITEMを使って、中性子捕獲から生じるガンマ線スペクトルを計算し、文献値や核データと従来以上によく一致することを確認した。同モデルは次のPHITS公式リリースに実装し、ユーザーに提供する予定である。

The gamma de-excitation model of the general-purpose radiation transport code Particle and Heavy Ion Transport code System (PHITS), called the Evaluated Nuclear Structure Data File (ENSDF-)-Based Isomeric Transition and isomEr production Model (EBITEM) has been upgraded with focus on precise neutron capture reaction simulation. The first de-excitation subsequent to neutron capture of numerous nuclei, which was formerly simulated by a model based on the single particle model, is calculated using the Evaluated Gamma Activation File (EGAF). The database used for further de-excitation, ENSDF, retrieved in 2013, was replaced with Reference Input Parameter Library 3 (RIPL-3) to consider internal conversion. The internal conversion process was interfaced with the atomic de-excitation model to assess the emission of Auger electrons and fluorescent X-rays. The spectra of gamma-rays from neutron capture reactions calculated by the upgraded EBITEM correlate better with the evaluated cross section data than those of the previous version.

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