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論文

Development of CAD-to-MCNP model conversion system and its application to ITER

佐藤 聡; 飯田 浩正; 落合 謙太郎; 今野 力; 西谷 健夫; 諸田 秀嗣*; Nashif, H.*; 山田 政男*; 益田 福三*; 玉水 重幸*; et al.

Nuclear Technology, 168(3), p.843 - 847, 2009/12

 被引用回数:6 パーセンタイル:50.95(Nuclear Science & Technology)

3次元CADデータからモンテカルロコードMCNP入力データへの変換システムを開発した。遮蔽計算ではCADデータで定義されている物体領域に加えて、CADデータには含まれていない空間領域を設定する必要がある。本システムは、空間領域データ作成プログラム(CrtVoid)及びCADデータからMCNP入力データへの変換プログラム(GEOMIT)から構成される。CrtVoidでは、ブーリアン演算により、指定した領域から物体領域データを差し引くことにより、空間領域データを作成する。核融合炉のようなCADデータの場合、空間領域データは、非常に大規模で複雑な形状をしており作成することが困難である。CrtVoidでは、多数の小さな領域に分割し、分割した各領域ごとに、空間領域データを作成する。GEOMITでは、物体及び空間領域のCADデータに基づいて、MCNPサーフェイスデータ,セルデータを作成する。セルデータを作成する際に、追加のサーフェイスを自動的に作成し、未定義や重複に定義したセルを削除している。開発したシステムをITERモデルに適用し、ITERモデルに対して、空間領域データ及びMCNPデータの作成に成功した。作成したMCNPデータを用いて、中性子束及び核発熱を計算した。計算結果は、他の手法により同じCADデータから作成したMCNPデータによる結果と一致した。

論文

Estimation of radioactivity produced in cooling water at high-intensity proton accelerator facility

増川 史洋; 中根 佳弘; 岩元 洋介; 中島 宏

Nuclear Technology, 168(3), p.680 - 684, 2009/12

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

J-PARCの加速器施設におけるメンテナンスシナリオを検討するために、加速器冷却水中に生成される放射能量を検討した。評価においては、加速器機器における陽子・中性子束をPHITS及びMCNPXコードにより算出した。また、評価に用いた高エネルギー中性子・陽子に対する酸素の放射化断面積は、利用可能な実験値とINC/GEM, LAHETコードによる計算から求めた。さらに、冷却水中の腐食生成物からの放射能はKEK-PS及びLAMPFにおける測定値からスケーリングした。その結果、環境への影響が最も問題となるのはトリチウムであり、その量は1年間の運転により、LINACで5.9[Bq/cm$$^{3}$$](合計5.7$$times$$10$$^{7}$$[Bq])、3GeVシンクロトロンで34[Bq/cm$$^{3}$$](合計2.5$$times$$10$$^{9}$$[Bq])となり、排水濃度限度(60[Bq/cm$$^{3}$$])を下回ることがわかった。また、短寿命核種による機械室の線量率は、LINACにおいては十分低いが、3GeVシンクロトロンではおよそ1000倍大きくなり、想定どおりのビームロスで運転された場合、施設のメンテナンスのうえで対策が必要であることがわかった。

論文

Accelerator experiments on source term and radiation shielding performed by Japan Atomic Energy Agency

坂本 幸夫; 岩元 洋介; 中島 宏

Nuclear Technology, 168(3), p.654 - 658, 2009/12

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

原子力機構が実施した粒子・重イオン輸送計算コードPHITS等の放射線挙動計算コードの計算精度検証に用いる線源項及び放射線遮蔽に関する加速器ベンチマーク実験を紹介する。紹介する実験は次の4つである。(1)加速器ホウ素中性子捕捉療法BNCTのための10MeV陽子入射時の薄いベリリウムターゲットからの中性子スペクトル測定(原子力機構TIARA施設),(2)140, 250及び350MeV陽子のリチウムターゲット照射から得られる中性子を利用した前方方向の散乱中性子スペクトル測定及び遮蔽実験(大阪大学核物理研究センターRCNP),(3)半導体照射試験用照射場確立のための400MeV陽子入射時のタングステンターゲットからの中性子スペクトル測定(RCNP),(4)反陽子ターゲットステーション及びニュートリノターゲットステーションでの遮蔽実験(米国フェルミ国立加速器研究所)。

論文

Generation and application of bremsstrahlung production data calculated by EGS4 code

坂本 幸夫; 平山 英夫*; 佐藤 理*; 清水 彰直*

Nuclear Technology, 168(3), p.585 - 590, 2009/12

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

$$gamma$$線の深層透過を積分方程式の形で解くインバリアント・エンベンディング(IE)法等の光子輸送計算コードによる二次光子としての制動放射線を考慮した$$gamma$$線ビルドアップ係数の計算では、制動放射線生成データが必要である。制動放射線の厳密な角度分布を取り扱うために電磁カスケードモンテカルロ計算コードEGS4で制動放射線の角度・エネルギー分布を評価した。電子対生成電子及びコンプトン散乱電子による制動放射線生成データを26元素(HからUまで)及び4化合物・混合物(水,コンクリート,空気,鉛ガラス)について整備した。整備したこれらのデータを前述のIE法に組み込んだビルドアップ係数計算における制動放射線の寄与は、すべてEGS4コードで行った場合の制動放射線の寄与と5%以内で一致した。この結果、$$gamma$$線の深層透過に対しても制動放射線を考慮した精度の高いビルドアップ係数の計算ができるようになった。

論文

Attila validation with fusion benchmark experiments at JAEA/FNS

今野 力; 佐藤 聡; 落合 謙太郎; 和田 政行*; 大西 世紀; 高倉 耕祐; 飯田 浩正

Nuclear Technology, 168(3), p.743 - 746, 2009/12

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

トランスパイア社の3次元SnコードAttilaは形状入力としてCADデータを直接使用することができ、複雑形状の構造でも取扱いが容易である。ITER機構は、核解析の標準コードの一つとしてAttilaコードを採用する計画をもっている。しかし、Attilaコードを用いた計算の妥当性検証はこれまで詳細には行われていない。そこで、原子力機構FNSで実施したDT中性子を用いたバルク実験,ストリーミング実験の解析を通して、Attilaコードの妥当性検証を行った。比較のために、他のSnコードDOORS、及びモンテカルロコードMCNPを用いた解析も行った。その結果、バルク実験に関しては、適切な多群ライブラリを用いることにより、Attilaコードを用いた解析は多くの計算時間,メモリが必要となるものの、DOORSを用いた解析とよく一致した。ストリーミング実験に関しても、DOORS同様、バイアス角度分点,最終衝突線源法等の適切な近似を行えば、MCNPとほぼ同程度の計算結果を得ることができることがわかった。

論文

Monte Carlo calculations for the shielding design of beam injection and extraction areas at the 3-GeV synchrotron in J-PARC

中根 佳弘; 阿部 輝雄*; 中島 宏

Nuclear Technology, 168(2), p.519 - 523, 2009/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.33(Nuclear Science & Technology)

J-PARCの3GeVシンクロトロンの遮蔽設計を目的として、ビーム入射部及び出射部における放射線遮蔽計算を実施した。これらのエリアは、機器の構造が複雑で、局所的に高いビーム損失が想定されていることから、経験式に基づく簡易計算の適用が困難であった。そこで、モンテカルロコードPHITSを用いて運転中の加速器トンネルにおける粒子輸送計算を行い、当該エリアの管理区域境界における線量率が設計目標値及び法令値を下回るよう、遮蔽設計を行った。本発表では、遮蔽設計に用いた計算手法,計算条件及び評価結果について報告する。

論文

Experimental studies of shielding and irradiation effects at high energy accelerator facilities

中島 宏; 坂本 幸夫; 岩元 洋介; 松田 規宏; 春日井 好己; 中根 佳弘; 増川 史洋; Mokhov, N.*; Leveling, A.*; Boehnlein, D.*; et al.

Nuclear Technology, 168(2), p.482 - 486, 2009/11

BB2007-3640.pdf:0.22MB

 被引用回数:7 パーセンタイル:45.86(Nuclear Science & Technology)

米国国立フェルミ加速器研究所(FNAL)と日本の研究グループとの間で研究協力の下、高エネルギー粒子輸送計算コード開発にかかる遮蔽と放射線照射効果に関する実験的研究が、FNALにおける120GeV陽子シンクロトロンを用いて、開始された。最初の実験を、Pbarターゲットステーションの反陽子生成ターゲット及びNumi実験施設のニュートリノ生成ターゲットを用いて行った。実験では、放射化法を用いて、ターゲット周囲の遮蔽体における反応率分布を測定するとともに、液体シンチレーション検出器、ボナー球検出器、ホスウィッチ検出器など粒子検出器により予備的な測定も行った。ここでは、その予備的な実験結果について報告する。

論文

Measurement of angular dependent neutron production from thick target bombarded with 140-MeV protons

岩元 洋介; 佐藤 大樹; 萩原 雅之*; 岩瀬 宏*; 桐原 陽一*; 八島 浩*; 中根 佳弘; 中島 宏; 中村 尚司*; 民井 淳*; et al.

Nuclear Technology, 168(2), p.340 - 344, 2009/11

 被引用回数:4 パーセンタイル:62.73(Nuclear Science & Technology)

陽子・重イオン線によるがん治療施設や加速器によるホウ素中性子捕捉療法施設の中性子遮蔽詳細設計では、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSをはじめ各種のモンテカルロ輸送計算コードがよく用いられている。これら設計計算コードを高い信頼度で使用するためには、これらの計算コードの精度検証が必要である。そこで、実験データが少ない0度及び90度方向、並びに実験施設の制約から実験データが全くない180度方向の厚いターゲットからの中性子生成の角度・エネルギー分布のデータを、大阪大学核物理研究センターRCNPのサイクロトロンに設置された飛行時間法のコースで測定を行った。入射陽子のエネルギーは140MeVであり、ターゲットは炭素,アルミニウム,鉄及び鉛である。PHITSコード単独及び評価済核データとの併用時の計算結果は、0度及び90度の実験結果に対して鉛ターゲットを除いてよく一致した。

論文

High-heat-resistant neutron shielding resin

助川 篤彦; 奥野 功一*; 櫻井 真治

Nuclear Technology, 168(2), p.553 - 558, 2009/11

 被引用回数:2 パーセンタイル:78.16(Nuclear Science & Technology)

高い耐熱性を有する中性子遮へい樹脂材は、成形性と軽量性の観点から核融合試験装置や計測器のコリーメータでの使用が期待されている。今回、耐熱性を有する3種類の樹脂材について遮へい性能試験を実施した。これまでに耐熱性を有する中性子遮へい樹脂材はKRAFTON-HB4やEPONITEがあった。KRAFTON-HB-4は耐熱温度150$$^{circ}$$C未満で高速炉用に開発された遮へい材でエポキシ樹脂ベースにホウ素が含まれている。EPONITEは耐熱温度200$$^{circ}$$C未満でPET加速器用に開発された遮へい材でエポキシ樹脂ベースに灰硼石が含まれている。今回新たに開発した樹脂は耐熱温度が300$$^{circ}$$Cでフェノール樹脂をベースにB$$_{4}$$Cを混練した。中性子遮へいに重要な水素成分とホウ素成分の重量割合は、開発樹脂で(H:1.94, B:6.1)、KRAFTON-HB4で(H:10.5, B:2.0)、EPONITEで(H:3.8, B:30.4)である。中性子線量減衰率の測定実験は$$^{252}$$Cf中性子源を使って実施した。中性子線量測定にはレムカウンターを用いた。その結果、中性子線量が10分の1(1/10価層)になるまでに要する遮へい材の厚さは、ポリエチレンと開発樹脂で0.14m、KRAFTON-HB4で0.15m、EPONITEで0.09mであり、耐熱性は若干劣るもののEPONITEの遮へい性能が最も良いことがわかった。

論文

The Recent improvement and verification of DARWIN; Development of a new DAQ system and results of flight experiment

佐藤 達彦; 佐藤 大樹; 遠藤 章; 執行 信寛*; 保田 浩志*; 高田 真志*; 矢島 千秋*; 中村 尚司

Nuclear Technology, 168(1), p.113 - 117, 2009/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.33(Nuclear Science & Technology)

高エネルギー加速器施設や核燃料再処理施設の作業環境など、中性子・光子など多種類の放射線が混在する複合放射線場における被ばく線量を的確に測定可能な放射線モニタDARWINを開発している。DARWINは、以下に示す4つの特徴を有する。(1)1台で幅広いエネルギーの中性子・光子・$$mu$$粒子による線量を同時かつリアルタイムで測定可能,(2)高精度及び従来の中性子モニタと比べて10倍以上の高感度,(3)ユーザーフレンドリーなインターフェイスによる高い操作性,(4)軽量。本発表では、その基本的な特性について詳しく説明するとともに、スペクトル導出モードなど、最近追加したDARWINの新しい機能について紹介する。

論文

Recent progress on Japanese voxel phantoms and related techniques at JAEA

斎藤 公明; 佐藤 薫; 遠藤 章; 木名瀬 栄

Nuclear Technology, 168(1), p.213 - 219, 2009/10

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

日本原子力研究開発機構で開発してきた日本人ボクセルファントム,開発したボクセルファントムと結合して使用するモンテカルロ計算システムの構築,これらを用いて行った被ばく線量評価用の基礎データの計算、さらにはボクセルファントム技術を応用して開発してきた放射線治療用の線量計算システムに関する話題をまとめて発表する。この中で、最近特に進展した研究の例として、直立した人間のCTデータに基づいたファントムの開発とこれを用いた線量換算係数の特徴についての議論、並びにX線治療をネットワークで支援する線量計算システムIMAGINEの実証・検証試験の結果を取り上げて、それぞれ詳細な説明を行う。また、今後のボクセルファントム関連技術の動向について議論する。

論文

Interspecies scaling of self-organ doses from a voxel mouse to voxel humans

木名瀬 栄; 松橋 信平; 斎藤 公明

Nuclear Technology, 168(1), p.154 - 157, 2009/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:69.9(Nuclear Science & Technology)

In the present study, self-AFs for photons and electrons in the spleen, kidneys, and liver of both a mouse and humans were evaluated using Monte Carlo simulations. For the mouse and human models, voxel phantoms based on computed tomography were used. The sources were assumed to be monoenergetic in the energy range 10 keV to 4 MeV and to be uniformly distributed in the spleen, kidneys, and liver. Interspecies scaling factors were determined using the results of the self-AFs for the voxel mouse and voxel human. Consequently, interspecies scaling factors were found to be dependent upon energy emitted in the source organ. It was found that the scaling factor for the photon self-AF, which is corrected by the cube root of the organ mass, shows a similar trend as a function of energy with the scaling factor for the electron self-AF.

口頭

Shielding design of spacecrafts using PHITS

Sihver, L.*; Gustafsson, K.*; Mancusi, D.*; 佐藤 達彦; 仁井田 浩二*

no journal, , 

宇宙線に対する宇宙機の遮へい設計のためには、高エネルギー放射線(特に重イオン)の物質内での挙動を的確に模擬可能な放射線輸送計算コードが必要となる。そこで、われわれは、3次元放射線輸送計算コードPHITSを用いた宇宙機遮へい設計の可能性について検討している。本発表では、PHITSを用いて解析した仮想宇宙機内の水ファントム内における吸収線量分布について説明する。本研究により、従来、宇宙分野で一般的に用いられてきた1次元放射線輸送計算コードに比べ、3次元コードのPHITSが、より適切な計算結果を与えることが明らかになった。

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