Development of a PHITS simulation technique and a numerical method to optimize measures against radioactive sources

線源対策最適化のためのPHITSシミュレーション技術及び数値計算手法の開発

古立 直也*; 吉田 亨*; 柳 秀明*; 長谷川 幸弘*; 町田 昌彦  

Furutachi, Naoya*; Yoshida, Toru*; Yanagi, Hideaki*; Hasegawa, Yukihiro*; Machida, Masahiko

屋内環境における放射線量を評価するためのシステム「3D-ADRES-Indoor」を開発した。当該システムは、機械学習を使用して放射性源の分布を推定し、推定線源に対する対策を策定することを支援する。当該システムでは、線量率の計算にParticle and Heavy Ion Transport code System (PHITS)を使用する。しかし、PHITSの計算には時間がかかるため、計算効率を向上させるためのシミュレーション技術を導入した。その結果、線量率を線源毎に分解できる性質を利用することで、通常のシミュレーションと比べて計算時間を大幅に短縮する技術の開発に成功した。また、放射性源に対する4つの対策を容易に評価可能とした。その4つの対策とは、1線源の除染、2撤去、3移動、および4遮蔽となる。更に線源の除染については、各線源ごとに最小のコストで、目標とする線量率を達成するため、Particle Swarm Optimizationを使用した。ユーザーは、ユーザーフレンドリーなインターフェースを通じてこれらの対策を設定することが可能となり、3D-ADRES-Indoorの活用シーンが大きく拡がったと考えられる。

We developed a system called 3D-ADRES-Indoor for evaluating radiation doses in indoor environments, focusing on estimating radioactive source distributions using machine learning and planning measures against these sources. The system utilizes the Particle and Heavy Ion Transport code System (PHITS) for dose rate calculations. We introduced a simulation technique and a numerical method to improve planning efficiency. By decomposing dose rates and using specific models, our technique significantly reduces computational times compared to normal simulations. We incorporated four measures against radioactive sources: decontamination, removal, relocation, and shielding. For decontamination, we optimized rates for each source to achieve target doses at minimum cost using Particle Swarm Optimization. Users can set these measures through a user-friendly interface, enabling various simulations and enhancing planning flexibility in 3D-ADRES-Indoor.