#1「核データ処理から放射線輸送計算へ」のオンライン実習資料

原子力機構
炉物理・熱流動研究Gr

今野力

はじめに

#2

q 「核データ処理から放射線輸送計算へ」の実習
内容
l 核データライブラリ
ü JENDL-5l 核データ処理
ü NJOYコード
ü FRENDYコードl 放射線輸送計算
ü PHITSコードq 本資料はこの実習で使った資料、演習をまとめたものである
q 原則、公開されている資料を使用
q 初学者の役に立てば幸いである核データライブラリ -(1)#3q 核データライブラリについては、FRENDYコードの講習会の以下の資料参照
https://rpg.jaea.go.jp/download/frendy/seminar/01.Overv
iew_of_nuclear_data_and_processing_ja_ver2.4.pdf

q 核データライブラリの現時点でのフォーマットはENDF-6で、そのマニュアルは以下
https://www.nndc.bnl.gov/endfdocs/ENDF-102-2023.pdf

q 核データライブラリのデータは MAT 番号、 FILE 番号、 MT 番号で分類されている（上記 2 つの資料にMAT番号、FILE番号、MT番号の説明あり）
q 日本の核データライブラリの最新版はJENDL-5で、以下から入手できる
https://wwwndc.jaea.go.jp/jendl/j5/j5_J.html

核データライブラリ[演習]#4

1. JENDL-5 の中性子入射の H1 、 O16 、 Fe54 、 Fe56 、Fe57、Fe58、U235、U238ファイルをダウンロー
ドし、MAT番号、FILE番号、MT番号を確認する
2. JENDL-5 の熱中性子散乱則データの HinH2Oファ
イルをダウンロードし、 MAT 番号、 FILE 番号、MT番号を確認する
3. JENDL-5 の 陽 子 入 射 の Li6 、 Li7 、 Be9 、 C12 、Fe54、Fe56、Fe57、Fe58ファイルをダウンロー
ドし、MAT番号、FILE番号、MT番号を確認する

核データ処理 -(1)#5q 放射線輸送計算コードは、核データライブラリをそのままの形式では使うことができない
q 核データライブラリを放射線輸送計算コードで利用できる形式に変換することを「核データ処理」と言い、その概要は前ページの FRENDYの資料参照q 本 実 習 で は 米 国 LANL の NJOY コ ー ド と JAEA のFRENDYコードを扱う
q FRENDYコードは核データ処理の中身を知らなくても使えるので、核データ処理の中身について、
NJOYコードの入力ファイルを使って説明
q NJOYコードの最新版はNJOY2016で、ソースコード、サンプル入力、マニュアルを以下から入手可
https://github.com/njoy/NJOY2016

核データ処理 -(2)#6q NJOYコードの入力の説明は以下参照（古い）https://wwwndc.jaea.go.jp/nds/tutorial/tutorial2003_2.pdf

q JENDL-5 を処理するために必要な NJOY2016 の修正については以下参照
https://rpg.jaea.go.jp/download/ace_lib/acej50/20221205/NJOY2016.65.modification.r2.pdf

q FRENDY コードのソースコード、マニュアル、講習会資料、サンプル入力を以下から入手可
https://rpg.jaea.go.jp/main/ja/program_frendy/

q JENDL-5 を処理するために使われた FRENDY の入力ファイル（中性子入射のみ）、NJOYの入力ファ
イル（中性子入射以外）は以下にある
https://rpg.jaea.go.jp/main/ja/ACE-J50/

核データ処理[演習] -(1)#7

1. NJOYをダウンロードし、JENDL-5用の修正を行い、コンパイルする
2. FRENDYをダウンロードし、コンパイルする
3. JENDL-5の中性子入射のH1、O16、Fe54、Fe56、Fe57 、 Fe58 、 U235 、 U238 ファイルの ACE ファ
イルを作成するための NJOY 、 FRENDY の入力
ファイルを作り、実行（フリーガスモデル、温度300K）
4. 上記3で作成したACEファイルに入っている全断面積、弾性散乱断面積、捕獲反応断面積データ等を抽出し、その断面積の図を作成
5. 温度を 10K 、 100K 、 600K 、 900K に変えて上記 3と4を行う

核データ処理[演習] -(2)#86. JENDL-5 の 陽 子 入 射 の Li6 、 Li7 、 Be9 、 C12 、
Fe54、Fe56、Fe57、Fe58のACEファイルを作成するNJOYでの入力ファイルを作り、実行
7. 上記 6で作成した ACEファイルに入っている全断面積、弾性散乱断面積、弾性散乱外断面積データを抽出し、その断面積の図を作成
8. JENDL-5 の H1 の 熱 中 性 子 散 乱 則 デ ー タ の ACE
ファイルを作成する NJOY、 FRENDYの入力ファ
イルを作り、実行（温度300K、600K、900K）
9. 上記 8で作成した ACEファイルに入っている全断面積、弾性散乱断面積データ等を抽出し、その断面積の図を作成

放射線輸送計算 -(1)#9q 本講義では放射線輸送計算でPHITSコードを使う
q PHITSコードは利用申込書と誓約書を原子力機構に提出すれば、実行ファイル、ソースファイル、マニュアル、サンプル入力等を無償で入手できる
https://phits.jaea.go.jp/indexj.html

q PHITS コ ー ド で は 連 続 エ ネ ル ギ ー の A Compact
ENDF (ACE)ファイルを使う
q ACEファイルの読み方は以下参照
https://rpg.jaea.go.jp/download/frendy/seminar/A2.How_to_read_ACE_file_ja_ver1.3.pdf

q JENDL-5のACEファイルは以下から入手可
https://rpg.jaea.go.jp/main/ja/ACE-J50/

放射線輸送計算 -(2)#10q ENDF/B-VIII.0 、 JEFF-3.3 の ACEファイルも以下から入手可
https://nucleardata.lanl.gov/ace/lib80x/
https://www.oecd-nea.org/dbdata/jeff/jeff33/index.html

q PHITS コードで使用する ACE ファイルを変える方
法は以下参照（MCNPコードと同様）
https://rpg.jaea.go.jp/download/frendy/seminar/A1.How_to_read_and_modify_XSDIR_file_ja_ver1.5.pdf

q 本実習では JENDL-5 から自分で作成した ACE ファ
イル使ってPHITSコードで放射線輸送計算を行う
q 本実習では、半径1m球の中心に20MeVの等方中性子源があるモデルの PHITS 計算の入力ファイルを作成し、球の物質を変えた計算や球の核データライブラリを変えた計算を PHITS で行い、球内の中性子スペクトルを求める

放射線輸送計算[演習] -(1)#11

1. 半径1 m球の中心に20 MeVの等方中性子源があるモデルで、PHITS計算の入力ファイルを作成する（物質は水 [フリーガスと熱中性子散乱則 ]、鉄、U238 。温度は 10k 、 100K 、 300K 、 600K 、 900K 。
半径 10cm毎に面タリーで中性子スペクトルを算出）
2. 上記 1 の入力とこれまでに自分で作成した ACE
ファイル[要、xsdirファイル編集]を使い、球内の中性子スペクトルをPHITSで計算し、中心からの距離による中性子スペクトルの変化を調べる
3. 温度、物質により、中性子スペクトルがどのように変わるか調べる
4. 水については、フリーガスと熱中性子散乱則で、中性子スペクトルがどのように変わるか調べる

放射線輸送計算[演習] -(2)#125. 半径10 cm球の中心に等方陽子源（エネルギーは5 MeV、10 MeV、20 MeV、30 MeV）があるモデルで、PHITS計算の入力ファイルを作成する（物質はリチウム、ベリリウム、炭素、鉄。半径1cm毎に面タリーで生成中性子スペクトルを算出）
6. 上記 6 の入力とこれまでに自分で作成した ACEファイルを使い、球内の中性子スペクトルをPHITSで計算し、中心からの距離、また物質による中性子スペクトルの変化を調べる
7. 公 式 の JENDL-5 、 ENDF/B-VIII.0 、 JEFF-3.3 のACEファイルをダウンロードし、それらを用いて上記 2、 6（上記 6については JENDL-5のみ）の計算を行い、上記2、6の計算結果と比較する