PHITSへのJENDL-5放射化断面積データ導入による放射化計算の高度化

Advanced activation analysis in PHITS enabled by JENDL-5 activation cross-section data

橋本 慎太郎  ; 佐藤 達彦   ; 岩本 信之  

Hashimoto, Shintaro; Sato, Tatsuhiko; Iwamoto, Nobuyuki

加速器を利用した放射性同位体(RI)の製造量評価や、放射線を取り扱う施設における放射化評価には、中性子や陽子が引き起こす核反応によるRIの生成量を適切に推定することが不可欠である。放射線挙動解析コードPHITSと誘導放射能計算コードDCHAINを組み合わせることにより、ビーム照射時に生成されるRIの量やその時間変化を詳細に解析できるが、従来のPHITS内蔵の核反応モデルでは十分な信頼性のある結果が得られない場合があった。そこで我々は、評価済み核データライブラリJENDL-5に収録された放射化断面積データをPHITSに組み込むことによりRI生成量評価の向上を図った。本断面積データは実験結果および理論計算に基づいて体系的に整備されており、200MeV以下の中性子・陽子・重陽子、15MeVまでの粒子、ならびに光子では140MeV(一部200MeV)までの放射化反応を広く網羅している。本発表では、本手法の計算方法およびRI製造研究への適用例について報告する。

Accurate estimation of radioisotope (RI) production is essential for accelerator-based RI production and activation assessments in radiation facilities. By combining the particle and heavy ion transport code system PHITS with the induced-radioactivity calculation code DCHAIN, RI production during beam irradiation and its temporal evolution can be analyzed; however, estimates based solely on nuclear reaction models in PHITS have limited reliability. To improve accuracy, activation cross-section data from the evaluated nuclear data library JENDL-5 were incorporated into PHITS. These data, based on experimental measurements and theoretical calculations, cover reactions induced by neutrons, protons, and deuterons up to 200 MeV, alpha particles up to 15 MeV, and photons up to 140 MeV (up to 200 MeV for some reactions). In this presentation, the calculation method and its application to RI production studies are presented.