Compendium on Monte Carlo simulation of photoneutrons in the Giant Dipole Resonance energy range; The First five elements

巨大双極子共鳴エネルギー範囲における光中性子のモンテカルロシミュレーションに関する比較; 最初の5元素について

Garnaud, L.*; 小川 達彦   ; 他7名*

Garnaud, L.*; Ogawa, Tatsuhiko; 7 of others*

光核反応によって生成される光中性子は、高エネルギーガンマ線源、電子加速器、または原子炉を用いる様々な分野で発生する。光中性子の放出をシミュレートし、その場を特性評価し、あるいは核システムへの影響を評価するため、一般的にモンテカルロ粒子輸送コードが使用される。本研究の目的は、複数のモンテカルロコード(MCNP6、PHITS、およびTRIPOLI-4)を用いて光中性子のシミュレーションに関するデータ集を作成することである。各コードは、ENDF/B-VIII.0およびJENDL-5核データライブラリを用いて順次実行される。反応エネルギー閾値から30MeVまで、すなわち巨大双極子共鳴(GDR)の領域において、自然同位体組成を持つ50の元素によって生成される光中性子場を扱った。光中性子場は、光中性子電流、エネルギースペクトル、および角度分布という3つの観測量に従って特性評価した。本稿では、原子番号の昇順で最初の5つの元素、すなわち重水素、ベリリウム、炭素、窒素、および酸素について得られた結果を提示した。

Photoneutrons, produced by photonuclear reactions, appear in diverse applications using high-energy gamma sources, electron accelerators, or nuclear reactors. Monte Carlo particle-transport codes typically simulate their emission, characterize their fields, and evaluate their impact on nuclear systems. This work aims to compile a compendium on photoneutron simulation using MCNP6, PHITS, and TRIPOLI-4. Each code runs with both ENDF/B-VIII.0 and JENDL-5 nuclear data libraries. We investigate photoneutron fields from 50 naturally isotopic elements, ranging from reaction energy threshold up to 30 MeV (the Giant Dipole Resonance regime). These fields are characterized by photoneutron current, energy spectrum, and angular distribution. This paper details results for the initial five elements: deuterium, beryllium, carbon, nitrogen, and oxygen, ordered by increasing atomic number. This compendium will serve as a valuable resource for users to understand code capabilities and limitations, for developers to improve neutron-emitting photonuclear reaction sampling, and for all photoneutron researchers, including nuclear data evaluators and experimental physicists.