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中尾 誠*; 竹村 守雄*
JNC TJ9440 2000-005, 157 Pages, 2000/03
JASPER実験シリーズで最も基本的な多重層構成からなる半径方向遮蔽体透過実験の代表的実験体系について、2次元Sn輸送計算コードDORTおよび遮蔽解析用標準群定数ライブラリーJSSTDL-300(JENDL-3.2ベース)を用いた実験解析を実施した。従来これらの体系はDOT3.5コードおよびJSDJ2(JENDL-2ベース)で実験解析が実施されていたが、最新の解析手法でのボナーボール応答計算値(C)は、群定数ライブラリー更新では高く、Snコード更新では低く変化し、最終的に実測値(E)に近づくとともに検出器間でのC/E値の変動幅が小さくなっている傾向を確かめた。またギャップストリーミング実験のコンクリート層透過体系について、前年度課題となっていたJASPER実験解析(DORT/JSDJ2)を良く再現できない原因を解明し、最新手法の適用を行った。この結果、同様なライブラリー更新効果をコンクリート体系についても確かめた。また今回解析を実施した体系の入力データをデータベースに追加し、さらに既存登録データの改訂も行い、解析標準入力データベースの充実を図った。また実験解析に適用している各種処理ルーチン等の入力マニュアルの作成およびその一連のテスト問題の編集を行うとともに、これらを登録し実験解析のデータベースとしてユーザが使いやすくすることを図った。
杉野 和輝; 大木 繁夫
no journal, ,
原子力機構では、高速炉用3次元六角-Z体系用輸送計算コードとして、ノード法に基づくNSHEX及び三角メッシュ有限差分法に基づくMINISTRIを整備している。これらのコードを次世代高速炉の炉心計算に適用することにより、両者の利害得失について比較検討を行った。
橋本 慎太郎; 佐藤 達彦; 仁井田 浩二*
no journal, ,
PHITSをはじめとする粒子輸送計算コードは、様々な放射線の挙動を模擬できるため、加速器施設等の放射線遮へい計算において利用されている。数100MeVの中間エネルギーの陽子入射反応は、これらのコードに組み込まれたINCLなどの核内カスケードモデルによって模擬されており、2次粒子として放出される中性子のスペクトルをよく再現することが確かめられている。しかし、前方に放出される中性子スペクトルについては、入射エネルギーから数10MeV低いエネルギー領域で実験値を計算値が過小評価することが指摘されていた。そこで、Evaluated Nuclear Structure Data File (ENSDF)に基づいてアイソバリックアナログ共鳴やガモフテラー共鳴の寄与を考慮する共鳴断面積モデルを開発し、INCLの結果と組み合わせることで前方の中性子スペクトルの再現性を向上させる新規モデルを考案した。新規の組み合わせモデルが、鉛標的の陽子入射反応における中性子スペクトルを再現することを確認しており、開発したモデルを用いることでPHITSによる遮へい計算の信頼性が高まることが期待される。
甲斐 健師; 小川 達彦; 安部 晋一郎; 佐藤 達彦
no journal, ,
粒子・重イオン輸送計算コードPHITSは、任意の三次元体系中における放射線挙動を模擬することが可能で、様々な研究分野で幅広く利用されている。しかしながら、従来のPHITSでは、1keV以下の低エネルギー電子を計算しないため、ナノスケールの放射線作用を対象とする研究への適用ができなかった。この問題を解決するために、別途開発していた飛跡構造計算コードの計算機能を平成29年6月に公開したPHITS Ver2.93へ実装した。これにより、PHITSで水中における低エネルギー電子のナノスケールでの局所的なエネルギー付与が計算可能になった。そのため、DNA損傷のような分子レベルのミクロなエネルギー付与を対象とした研究等への様々な応用が期待される。
甲斐 健師; 佐藤 達彦
no journal, ,
PHITSのような汎用放射線輸送計算コードを放射線被ばくによる生体影響の解明を目的とした研究へ適用する場合、臓器サイズにおける付与エネルギー(線量)の評価に加えて、DNAサイズ(ナノスケール)の空間領域で誘発される放射線作用を正確に模擬することも重要となる。その中で、放射線によるエネルギー付与後に生じる化学反応過程で重要となる低エネルギー2次電子による放射線作用については、未解明となっている要素が多くある。そこで、PHITSで1keV未満の低エネルギー電子の飛跡構造を計算できる機能を開発し、ナノスケールの任意の体系・様々な物質における低エネルギー電子の挙動計算を可能にした。本計算機能は、2017年6月に配布したPHITS ver.2.93以降に実装されており、放射線化学への適用やDNA損傷の推定等に適用することが期待される。また、様々な物質に対する適用を高精度化するため、必要な電子衝突断面積データの整備を進める予定である。
橋本 慎太郎; 佐藤 達彦
no journal, ,
モンテカルロ法による粒子・重イオン輸送計算コードPHITSは、様々な放射線の挙動を模擬できることから、加速器施設の遮へい計算等で広く利用されている。結果の信頼性は、通常、計算で用いたヒストリ数にかかる統計誤差で評価されるが、核反応モデル等が含む不確かさが数10%の大きさをもつ場合もある。そのため、この不確かさが結果に与える影響を系統誤差として評価する機能が求められている。本研究では、統計学の分散分析を導入することで、統計誤差と系統誤差を同時に評価し、それらを合わせた全誤差のヒストリ数に関する収束性を分析する機能を開発した。我々が開発してきた系統誤差の評価方法は統計誤差が小さいことを条件としていたが、分散分析によりその条件が不要となる。全誤差の収束性が系統誤差と統計誤差の比に依存することから、ヒストリ数に応じた収束状況の判定が可能となった。開発した手法を中性子の遮へい計算に適用し、ヒストリ数の増加に伴い計算結果の平均値と全誤差が一定値に収束することを確認した。また、系統誤差と統計誤差の比が異なると収束に必要なヒストリ数が変化することを示し、ヒストリ数が十分かどうかを判定できることを確認した。
甲斐 健師; 佐藤 達彦; Liamsuwan, T.*; Nikjoo, H.*
no journal, ,
放射線と物質の相互作用研究において、PHITSのような汎用放射線輸送計算コードは、センチメートルスケールの複雑体系における線量評価と共に、ナノスケールの微視的空間領域で誘発される放射線作用を研究する分野への適用も期待されている。そのため、これまでの電子に加えて、陽子及び炭素イオンの微視的挙動及び分子レベルのエネルギー付与量(電離や電子的励起)を解析するため、飛跡構造計算機能を高度化して、PHITSへ実装した。PHITSはこれまで細胞レベルのエネルギー付与計算が限界であったが、高度化した飛跡構造計算機能を適用することで、分子レベルの放射線分解・反応が関与するDNA損傷の推定等への適用が期待される。
橋本 慎太郎; 佐藤 達彦
no journal, ,
PHITSに組み込まれた核内カスケードモデルINCLは、数10MeVから数GeVの核子が引き起こす様々な核反応を精度良く記述する。しかし、入射粒子が標的中の陽子をはじき出すノックアウト反応を過大評価する傾向があり、これが標的表面にある陽子の運動量分布に原因があると指摘されていた。そこで、PHITSによる計算精度を向上させるために、標的の外殻核子を1粒子波動関数で記述し、その空間分布をフーリエ変換して求めた運動量分布を導入した。従来のINCLでは表面核子が高い運動量に偏った分布をもっていたが、1粒子波動関数を基にした分布の導入により、高運動量成分が減少してノックアウト反応が抑制されるようになった。本改良の結果、陽子入射時の陽子ノックアウト反応を再現することを確認しており、PHITSによる計算結果の信頼性を向上させることが期待される。
甲斐 健師; 松谷 悠佑; 佐藤 達彦
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放射線と物質の相互作用研究において、PHITSのような汎用放射線輸送計算コードは必要不可欠な技術となっている。これらのコードは、生体との作用に関する研究という観点では、臓器や組織スケールのマクロな三次元体系での線量評価等とともに、DNA損傷のようなナノスケールの微視的空間領域で誘発される放射線作用の研究への適用も期待されている。そこで、近年、このスケールでの放射線挙動を解析できる飛跡構造解析モードを開発し、PHITSへ実装し、公開してきた。本研究で、当該モードにより電子線照射に対するDNA損傷の収量をシミュレーション予測し、実験値と比較検証した結果、両者は良く一致した。これにより、従来のPHITSでは、細胞レベルのエネルギー付与計算までが限界であったが、飛跡構造解析モードの利用により、分子レベルの放射線分解が関与するDNA損傷の推定が可能になったことが検証された。
橋本 慎太郎; 佐藤 達彦
no journal, ,
様々な放射線の挙動を模擬できる粒子輸送計算コードPHITSは、加速器施設の遮蔽計算等で広く利用されている。我々は、計算結果の信頼性を系統的不確かさとして評価するための機能を開発しており、不確かさの分布が正規分布となることを仮定する分散分析に基づいた評価方法を提案した。一方、核反応モデルの不定性を起源とする系統的不確かさは、モデルの不定性が偏った分布をもつ可能性がある。そこで、本研究では統計学的手法であるブートストラップ法を適用し、信頼性を表す指標となる95%信頼区間を推定した。ブートストラップ法は限られた個数の計算結果から重複を許してリサンプリングすることで、仮想的な多数の結果を用意し各種の統計量を推定する。本手法を非正規分布の結果を示す中性子の遮蔽計算に適用したところ、正規分布を仮定した信頼区間よりブートストラップ法により求めた区間の方が適切に評価された。しかし、リサンプリングの基となった遮蔽計算の結果と比べると、ブートストラップ法の結果は幅が狭くなる傾向を示した。
遠藤 佑哉; 山口 克彦*; 高瀬 つぎ子*; 植頭 康裕; 塚田 祥文*
no journal, ,
2011年の東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所事故を受け、環境省は、年間追加被ばく線量が20mSv/年未満である地域については、長期的な目標として追加被ばく線量が年間1mSv以下になることを目指すとの基本方針を示した。しかし、現在はこの年間追加被ばく線量の計算において、空気カーマ, 周辺線量当量及び実効線量が同一なものとして扱われていることが多い。また、環境中に放出された
Cs及び
Csは、その物理学的半減期が異なることから、空気カーマ及び周辺線量当量から実効線量への換算係数が時間経過とともに変化する。そこで、経時変化に対応したこれらの関係性から換算係数を求めるため、比較的一様に放射性セシウムが沈着したと考えられる帰還困難区域内にある農地を選定した。実環境での土壌中放射性セシウムからの放射線をモンテカルロ放射線輸送計算コードPHITSを用いて模擬し、本シミュレーションにより得られた計算結果と実測値を比較することで、空気カーマ, 周辺線量当量及び実効線量の関係性について検証する。
遠藤 佑哉; 植頭 康裕; 高瀬 つぎ子*; 山口 克彦*; 塚田 祥文*
no journal, ,
2011年の東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所事故を受け、環境省は、追加被ばく線量が20mSv/年未満である地域については、長期的な目標として、追加被ばく線量が1mSv/年以下になることを目指すとの基本方針を示した。しかし、現在はこの年間追加被ばく線量の計算において、周辺線量当量率(H*(10))と実効線量が同一なものとして扱われていることが多い。また、環境中に放出されたCs及びCsは、物理学的半減期が異なることから、空気カーマ率及び周辺線量当量率から実効線量への換算係数が時間経過とともに変化することが予想される。本報では、野外における実測及びシミュレーションにより調査した、時間経過を踏まえた実効線量換算係数の変化について報告する。
甲斐 健師
no journal, ,
放射線と物質の相互作用研究において、PHITSのような汎用放射線輸送計算コードは、マクロな複雑体系における線量評価と共に、DNA損傷のようなナノスケールの微視的空間領域で誘発される放射線作用研究への適用も期待されている。そこで、PHITSにおける飛跡構造解析モードを開発した。PHITSはこれまで細胞レベルのエネルギー付与計算が限界であったが、飛跡構造解析モードを開発したことで、分子レベルの放射線分解が関与するDNA損傷の推定が可能になった。本発表では、開発した電子・イオンの飛跡構造解析モードの利用方法について紹介することで、PHITSの新たなユーザー獲得を狙う。
