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志風 義明
Journal of Nuclear Science and Technology, 61(7), p.894 - 910, 2024/07
被引用回数：2 パーセンタイル：41.04(Nuclear Science & Technology)福島第一原子力発電所事故により原子炉建屋内で放出された放射性核種のうち、
SrやY等の高エネルギー
線源は、壁、床、壁や内部構造などの建屋の物質中で制動放射光子を発生させる。したがって、原子炉建屋の作業員に対する制動放射の放射線量を評価することは、放射線防護にとって極めて重要である。制動放射線量の評価計算の精度を、粒子重イオン輸送コードシステム(PHITS)とGEometry AND Tracking(GEANT4)シミュレーションコードの結果を比較することにより調査した。計算では、様々な遮蔽板(鉛、銅、アルミニウム、ガラス、ポリエチレン、厚さは1.0
40mm)の背後にある水円筒を評価材料として設定し、制動放射光子による吸収線量及び付与エネルギースペクトルを得て、両シミュレーションコードの特性と差異を調査した。付与エネルギースペクトルの比較結果では、スペクトル形状には矛盾しない同様の傾向がある。数十keV以下のエネルギー範囲では、鉛遮蔽物質のPHITSのスペクトルにピークが見られる。制動放射光子を発生させるための遮蔽板の様々な条件下での吸収線量を比較すると、両コードのほとんどの結果は、2.280MeV線源については約10%差以内、0.5459MeV線源については20mm厚の鉛の場合の約30%を除いて約20%差以内で相関している。場合によっては差異はあるが、2つのシミュレーションコードの評価結果は上記の精度で良く相関していると結論付けられた。
Omer, M.; 静間 俊行*; 羽島 良一*; 小泉 光生
Radiation Physics and Chemistry, 198, p.110241_1 - 110241_7, 2022/09
被引用回数：4 パーセンタイル：63.92(Chemistry, Physical)In beam geometries where a directed 
-ray beam hits the surface of a coaxial high purity germanium detector (HPGe), the detector efficiency is sensitive to the position where -rays initially hit the detector surface because the structure of the detector is nonuniform. This may cause inaccuracy of the detector efficiency when measured using standard sources that are point-like sources emitting -rays isotropically. Obtaining a precise estimation of the full energy peak efficiency of the coaxial HPGe detector in the beam geometry for on-axis and off-axis measurements requires a Monte Carlo simulation. We performed a Monte Carlo simulation that calculates the detector efficiency in the beam geometry. The effects of the off-axis distance and -ray beam size on the efficiency are quantitatively analyzed. We found that the intrinsic efficiency in the beam geometry is maximized when the beam hits the detector at specific off-axis distances. Our Monte Carlo calculations have been supported by a nuclear resonance fluorescence experiment using laser Compton scattering -ray beam.
Yeom, Y. S.*; Han, M. C.*; Choi, C.*; Han, H.*; Shin, B.*; 古田 琢哉; Kim, C. H.*
Health Physics, 116(5), p.664 - 676, 2019/05
被引用回数：10 パーセンタイル：66.45(Environmental Sciences)国際放射線防護委員会(ICRP)のタスクグループ103により、メッシュ形状の線量評価用人体ファントム(MRCPs)の開発が進められている。この人体ファントムは、将来的には線量評価で用いる標準人体モデルとして採用される予定である。そこで、このMRCPファントムに対するベンチマーク計算を主なモンテカルロ粒子輸送計算コード(Geant4, MCNP6およびPHITS)で行った。様々な粒子およびエネルギーで外部および内部被ばくの計算を実施し、計算時間やメモリ使用量をコード間で比較した。また、ボクセルファントムに対する計算も行い、コード毎の異なるメッシュ表現による性能の違いについて調べた。MRCPのメモリ使用量はGeant4およびMCNP6で10GB程度であったのに対し、PHITSでは1.2GBと顕著に少なかった。また、計算時間に関してもGeant4およびMCNP6ではボクセルファントムに比べてMRCPの計算時間は長くなる傾向を示したが、PHITSでは同程度もしくは短縮する傾向を示した。
-raysOmer, M.; 羽島 良一*
JAEA-Data/Code 2018-007, 32 Pages, 2018/06
JAEA-Data-Code-2018-007.pdf:2.64MB
JAEA-Data-Code-2018-007-appendix(CD-ROM).zip:22.71MB
原子核蛍光共鳴散乱(NRF)は、核物質の非破壊検査(NDA)において有用な技術である。NRFは同位体に固有のエネルギーをもったガンマ線と物質の相互作用であることから、同位体を識別したNDAを実現できる。しかしながら、NRFと競合する他の光核相互作用が存在し、そのため、NRFによるNDAの測定性能が制限される可能性がある。競合する相互作用のうち原子核によるガンマ線の弾性散乱(デルブリュック散乱)は、これまでのモンテカルロコードでは考慮されていなかった。日本原子力研究開発機構では、平成27年度からNRFに基づくNDAシステムの開発プログラムを開始し、その一環としてガンマ線の弾性散乱がNRF測定に及ぼす影響を評価するために、Geant4にガンマ線の弾性散乱を追加するためのコードを新規に開発した。今回刊行するJAEA-データ/コードレポートでは、シミュレーションコードの詳細な説明と、コード入力に用いたガンマ線弾性散乱断面積、および、コードの検証と妥当性確認に用いた計算結果を示す。このレポートを公開することで、当該コードの信頼性向上に必要なユーザーからのフィードバックの機会が得られる。本研究は文部科学省の核セキュリティ強化等推進事業費補助金の支援を受けた。
Han, M. C.*; Yeom, Y. S.*; Lee, H. S.*; Shin, B.*; Kim, C. H.*; 古田 琢哉
Physics in Medicine & Biology, 63(9), p.09NT02_1 - 09NT02_9, 2018/05
被引用回数：8 パーセンタイル：41.11(Engineering, Biomedical)輸送計算コードGeant4, MCNP6, PHITSのマルチスレッド並列計算の実行性能について、異なる複雑さを持つ三体の四面体メッシュファントムを用いて調査した。ここでは、光子と中性子の輸送計算を実行し、初期化にかかる時間、輸送計算の時間及び、メモリ使用量と並列スレッド数の増加に対する相関関係を評価した。初期化にかかる時間は、ファントムの複雑化に伴い増加するものの、並列スレッド数にはあまり依存しないという傾向が三つ全ての計算コードで見られた。輸送計算の時間については、マルチスレッド並列計算に独立タリーの設計を採用しているGeant4では高い並列化効率(40並列で30倍の高速化)が見られたのに対し、MCNP6及びPHITSではタリー共有化による遅延のために、並列スレッド数増加に対する高速化の頭落ちが見られた(40並列でもMCNPは10倍、PHITSは数倍の高速化)。その一方で、Geant4は計算に必要なメモリ容量が大きく、並列スレッド数増加に対するメモリ使用量の増加もMCNP6やPHITSに比べて大きいことが分かった。また、PHITSの特筆すべき点として、メモリ使用量はファントムの複雑さやスレッド数によらず、他の二つの計算コードに比べて、顕著に小さいことも分かった。
-rays at the ANNRI in the MLF of the J-PARC高田 秀佐*; 奥平 琢也*; 後藤 文也*; 広田 克也*; 木村 敦; 北口 雅暁*; 古賀 淳*; 中尾 太郎*; 酒井 健二; 清水 裕彦*; et al.
Journal of Instrumentation (Internet), 13(2), p.P02018_1 - P02018_21, 2018/02
被引用回数：7 パーセンタイル：32.94(Instruments & Instrumentation)In this study, the germanium detector assembly, installed at the Accurate Neutron Nuclear Reaction measurement Instruments (ANNRI) in the Material and Life Science Facility (MLF) operated by the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC), has been characterized for extension to the measurement of the angular distribution of individual -ray transitions from neutron-induced compound states. We have developed a Monte Carlo simulation code using the GEANT4 toolkit, which can reproduce the pulse-height spectra of -rays from radioactive sources and (n,) reactions. The simulation is applicable to the measurement of -rays in the energy region of 0.5-11.0 MeV.
Lerendegui-Marco, J.*; Cort
s-Giraldo, M. A.*; Guerrero, C.*; 原田 秀郎; 木村 敦; n_TOF Collaboration*; 他114名*
EPJ Web of Conferences, 146, p.03030_1 - 03030_4, 2017/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)Monte Carlo (MC) simulations are an essential tool to determine fundamental features of a neutron beam, such as the neutron flux or the ray background, that sometimes can not be measured or at least not in every position or energy range. Until recently, the most widely used MC codes in this field had been MCNPX and FLUKA. However, the Geant4 toolkit has also become a competitive code for the transport of neutrons after the development of the native Geant4 format for neutron data libraries, G4NDL. In this context, we present the Geant4 simulations of the neutron spallation target of the n TOF facility at CERN, done with version 10.1.1 of the toolkit. The first goal was the validation of the intra-nuclear cascade models implemented in the code using, as benchmark, the characteristics of the neutron beam measured at the first experimental area (EAR1), especially the neutron flux and energy distribution, and the time distribution of neutrons of equal kinetic energy, the so-called Resolution Function. The second goal was the development of a Monte Carlo tool aimed to provide useful calculations for both the analysis and planning of the upcoming measurements at the new experimental area (EAR2) of the facility.
Omer, M.; 羽島 良一*; Angell, C.*; 静間 俊行*; 早川 岳人*; 瀬谷 道夫; 小泉 光生
Proceedings of INMM 57th Annual Meeting (Internet), 9 Pages, 2016/07
核種の核共鳴蛍光反応過程で放出される核種固有の線は、核物質の非破壊検知及び測定の非常に良い方法を提供する。われわれは、線非破壊検知及び測定に関連する技術を開発している。核共鳴蛍光反応をシミュレートするモンテ・カルロコードは非破壊測定装置の設計及び評価において不可欠なものである。われわれは、そのため、Geant4コードをベースとするシミュレーションコードNRFGeant4を開発している。核共鳴蛍光反応実験においては、一般に高濃度測定対象物が使われる。この場合は核共鳴蛍光反応線が強く、測定しやすいためである。それに対して実際の状況では、測定したい(興味のある)核種が小さい組成比でしか含まれていないことがある。このような状況では、核共鳴蛍光反応線の測定が、他の反応(例として、(核共鳴反応と同じような)弾性散乱)からの影響を受けて困難となる。例えば、典型的な核燃料のペレットは90%程度の
Uを母材として含むが、測定対象として興味のある
Puは約1%以下の割合でしか含まれていない。このような場合、Puからの核共鳴蛍光線の測定においては、Uの弾性散乱からの強い線バックグランドが発生することとなる。それゆえ、母材の弾性散乱(線)強度を評価することは、測定しようとする(興味のある)核種の正確な測定においては不可欠なこととなる。現段階においては、弾性散乱の満足のゆく評価は(ある計算を除いて)できていない。われわれのこの研究では、弾性散乱事象を取込むように、シミュレーションコードの高度化を行っている。
Rudolph, D.*; Forsberg, U.*; Golubev, P.*; Sarmiento, L. G.*; Yakushev, A.*; Andersson, L.-L.*; Di Nitto, A.*; D
llmann, Ch. E.*; Gates, J. M.*; Gregorich, K. E.*; et al.
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 303(2), p.1185 - 1190, 2015/02
被引用回数：7 パーセンタイル：49.28(Chemistry, Analytical)115番元素の
崩壊連鎖を30事象観測し、過去に
115同位体として報告されている崩壊連鎖と矛盾しないことを見出した。GEANT4モンテカルロシミュレーションにより高分解能-光子同時計数実験結果の再現を試みた。この解析手法により、超重核のQ
値や励起準位構造を精度よく導出できるようになる。
Ge spectrometer by Geant4後藤 淳; 菅原 昌彦*; 大島 真澄; 藤 暢輔; 木村 敦; 長 明彦; 小泉 光生; 水本 元治; 大崎 敏郎*; 井頭 政之*; et al.
AIP Conference Proceedings 769, p.788 - 791, 2005/05
マイナーアクチニド(MA)の中性子捕獲断面積は、ADSなどの革新的原子炉の研究開発で高精度な値が必要となる。しかし、現状では誤差が大きいものが多く、またデータ間で矛盾が生じているものもあり、より高精度な測定が望まれている。そこで、われわれは高精度なMA中性子捕獲断面積測定を目指し、全立体角Geスペクトロメータを開発している。全立体角Geスペクトロメータは、30個のGe結晶で測定試料を覆うことで、高効率,高エネルギー分解能で線を検出する装置である。本研究では、シミュレーションプログラムGEANT4を用いてスペクトロメータのシミュレーションを行った。スペクトロメータに線を入射させ、線と物質との相互作用をシミュレーションすることで検出器の応答を調べた。その結果より、本スペクトロメータが1520%の絶対効率(1MeV線に対して)であることがわかった。
ck ProcessesOmer, M.; 羽島 良一*
no journal, ,
Gean4(線シュミュレーションコード)に、コヒーレント散乱として現在考慮されていない物理過程を追加することを提案する。Geant4における線コヒーレント散乱または弾性散乱の取り扱いは、Reyleigh (R)プロセスのみで弾性散乱全体がカバーされるものとなっている。しかし、それに競合するプロセスとして原子核Thomson(NT)プロセスやDelbrck(D)プロセスがあり、それらを加えた散乱振幅およびそれらの干渉についても考慮する必要がある。そこで、Rの振幅を散乱行列計算に基づいて準備するとともに、D振幅は最低次のBorn近似に基づいたものを準備した。また、NTには、解析的方程式を用いた。このシミュレーションは、核共鳴蛍光散乱を利用する核物質の非破壊測定の全体プロセスをシミュレーションする場合には不可欠である。
線起因の制動輻射光子による線量評価計算の比較志風 義明
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故により原子炉建屋内に飛散した放射性核種のうち、Sr(Y)などの高エネルギー線源は、建屋内部の壁や床や室内構造物の物質中で制動放射線を生成するので、作業者の被ばく管理上、制動放射線による線量評価も必要である。ここでは、シミュレーション計算を用いた制動放射線による線量の評価計算の精度を知るために、PHITSコードとGEANT4コードを用いて計算結果の比較を行った。計算では、上流から線源、各種遮蔽板(厚さ140mmの鉛、銅、アルミニウム、ガラス、ポリエチレン)、その背後に水円柱を評価物質として設定し、評価物質における付与エネルギースペクトルと吸収線量を計算した。制動放射線による影響を取得し、両計算コードの特性と相違点を調査した。本発表では計算方法や比較結果について報告する。
