Overview of PHITS Ver.3.34 with particular focus on track-structure calculation

飛跡構造解析計算モデルに注目した放射線挙動解析コードPHITS version 3.34の概要

小川 達彦   ; 平田 悠歩   ; 松谷 悠佑  ; 甲斐 健師   ; 佐藤 達彦   ; 岩元 洋介   ; 橋本 慎太郎  ; 古田 琢哉   ; 安部 晋一郎   ; 松田 規宏  ; 関川 卓也; Yao, L.; Tsai, P.-E.*; Ratliff, H. N.*; 岩瀬 宏*; 坂木 泰仁*; 杉原 健太*; 執行 信寛*; Sihver, L.*; 仁井田 浩二*

Ogawa, Tatsuhiko; Hirata, Yuho; Matsuya, Yusuke; Kai, Takeshi; Sato, Tatsuhiko; Iwamoto, Yosuke; Hashimoto, Shintaro; Furuta, Takuya; Abe, Shinichiro; Matsuda, Norihiro; Sekikawa, Takuya; Yao, L.; Tsai, P.-E.*; Ratliff, H. N.*; Iwase, Hiroshi*; Sakaki, Yasuhito*; Sugihara, Kenta*; Shigyo, Nobuhiro*; Sihver, L.*; Niita, Koji*

放射線挙動解析コードPHITSは、モンテカルロ法に基づいてほぼ全ての放射線の挙動を解析することができる放射線挙動解析計算コードである。その最新版であるPHITS version 3.34の、飛跡構造解析機能に焦点を置いて説明する。飛跡構造解析とは、荷電粒子が物質中を運動する挙動を計算する手法の一つで、個々の原子反応を識別することにより原子スケールでの追跡を可能にするものである。従来の飛跡構造解析モデルは生体を模擬する水だけにしか適用できず、遺伝子への放射線損傷を解析するツールとして使われてきた飛跡構造解析であるが、PHITSにおいてはPHITS-ETS、PHITS-ETS for Si、PHITS-KURBUC、ETSART、ITSARという飛跡構造解析モデルが補い合うことにより、生体の放射線影響だけでなく、半導体や材料物質など任意物質に対する適用が可能になっている。実際にこれらのモデルを使って、放射線によるDNA損傷予測、半導体のキャリア生成エネルギー計算、DPAの空間配置予測など、新しい解析研究も発表されており、飛跡構造解析を基礎とするボトムアップ型の放射線影響研究の推進に重要な役割を果たすことが期待できる。

The latest updates on PHITS, a versatile radiation transport code, focusing specifically on track-structure models are presented. Track structure calculations are methods used to simulate the movement of charged particles while explicitly considering each atomic reaction. Initially developed for radiation biology, these calculation methods aimed to analyze the radiation-induced damage to DNA and chromosomes. Several track-structure calculation models, including PHITS-ETS, PHITS-ETS for Si, PHITS-KURBUC, ETSART, and ITSART, have been developed and implemented to PHITS. These models allow users to study the behavior of various particles at the nano-scale across a wide range of materials. Furthermore, potential applications of track-structure calculations have also been proposed so far. This collection of track-structure calculation models, which encompasses diverse conditions, opens up new avenues for research in the field of radiation effects.