PHITS2.88の概要
PHITS開発チーム一同
2016/09

発表内容
1. PHITS最近の動向
2. 最新版PHITSの特徴
3. 今後の予定

1最近の更新履歴

2015年03月： PHITS 2.76更新パッチファイル公開
2015年04月： PHITS 2.76をRIST＆OECD/NEA登録
2015年12月： PHITS 2.82更新パッチファイル公開
2016年01月： PHITS 2.82をRISTに登録
2016年09月： PHITS 2.87を講習会で配布
2016年09月： PHITS 2.88更新パッチファイル公開

2ユーザー数の変化

国内ユーザー数

機関数

20
教育版

100
2000

18機関

教育版公開

2041名

原子力機構以外
原子力機構内1000 PHITS v2.24公開
225名
02010

2012

2014

2016

年

国内*のPHITSユーザー数
国内で2,200名突破！！
*PHITS講習会に参加，もしくはRISTを通してPHITSを入手した人数

3物理モデル
中性子

陽子・π粒子（その他の核子）

低 ← エネルギー → 高1 TeV

重イオンμ粒子

1 TeV/n1 TeV

核内カスケード模型 JAM
3.0 GeV + 蒸発模型 GEM

量子分子動力学模型
dJQMD
核内カスケード模型 INCL4.6+t+蒸発模型 GEM 3He 蒸発模型
GEM
20 MeV

核データライブラリ
JENDL-4.0α

1 MeV
1 keV

10 MeV/n

電離損失
ATIMA

仮想光子
核反応

電子・陽電子
EGS5

光子
EGS5

1 TeV

光核反応
JAM/
JAM/
原子原子
JQMD
JQMD
データ
データ++
GEM ライブラリ ライブラリ GEM+EEDL / JENDL-4.0
200 MeV/ EPDL97 JENDL
ITS3.0 /EPDL97 (~100GeV)
2 MeV(~10GeV)
or

1 keV

or

1 keV

10-5 eV

最新版PHITS（v2.87）に組み込まれた物理モデルとその適用エネルギー範囲*
高エネルギー核反応モデルのバグを修正し，1TeV/nまで適応可能とした*モデル及びその適用エネルギー範囲は入力ファイルにて変更可能

4

発表内容
1. PHITS最近の動向
2. 最新版PHITSの特徴
3. 今後の予定

5

PHITS2.82
平成２７年12月にパッチファイルリリース

 連続四面体形状（ポリゴンの一種）への適応（古田）ミューオン輸送アルゴリズムの改良（安部）核共鳴散乱（NRF）計算機能の組み込み（小川）Sum tally機能の拡充（橋本）ユーザー指定断面積読み込み機能の導入（橋本）エネルギー分散計算方法の修正（岩元・佐藤）繋ぎ計算の統計誤差計算方法の改良（古田）EGS5の薄膜計算対応及びバグ修正（佐藤・岩瀬）
ポイントタリー機能の導入（仁井田）R-θ-Zメッシュの追加（[t-track]のみ）（仁井田）三角柱線源の追加（仁井田）6連続四面体形状への適応
 連続四面体形状とは？
３次元ポリゴンの一種
全ての要素が四面体で構成される
 用途は？
人体など幾何学形状では表現できない複雑な体系を表現する
CADジオメトリを連続四面体形状を介して間接的に読み込むことができる
 使い方は？
連続格子形状（ボクセル）とほぼ同じ
TetGen*などのツールを使って，連続四面体形状を別途準備する必要がある* http://wias-berlin.de/software/tetgen/

ボクセルファントム 四面体ファントム(ICRP [1])(Hanyang Univ. [2])[1] ICRP Publication 110[2] Y.S. Yeom et al. Phys. Med. Biol. 59, 3173-3185 (2014)7

ミューオン輸送に関する改良 仮想光子を介した核反応計算機能(ver.2.70)

制動放射

特性
対生成 X線

 負ミューオン捕獲反応計算機能(ver.2.76)
ミューオン仮想光子

 制動放射、対生成計算機能(ver.2.80)

X(µ,x)Y@190GeV

110target:OAlExp.

PHITS

SiCa Fe010-110-21010Be 14C22Na 24Na 26Al 26Al 36Cl 53Mn

Produced radionuclide

ミューオン核反応による核種生成2210

Vertical intensity [/cm /sr/s]

Cross section [mb]物質中でのミューオンの相互作用を全て計算可能に

核反応

捕獲

-310-4M.F.Crouch,1987
10-5M.Aglietta,1998
10-610-7PHITS (w/o models)PHITS2.52
10-810-910-1010PHITS(with models)PHITS2.88-11
100.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
Depth of underground [km]バックグランドミューオンの地中透過率

S. Abe and T. Sato J Nucl Sci Technol. (2016) doi: 10.1080/00223131.2016.12100438核共鳴蛍光散乱(NRF)計算機能の組み込み
核共鳴蛍光散乱とは？

光核反応断面積

原子核の励起準位とほぼ同等のエネルギーの光子が入射したとき，その光子エネルギーを吸収して核が励起状態となり，特定エネルギーのγ線を放出する
核共鳴蛍光散乱追加

・巨大双極子共鳴・準重陽子崩壊 等

従来~8エネルギー (MeV)

利点
従来PHITSが扱えなかったMeV
領域の光核反応が計算できる
用途
食品照射による放射化の計算
核物質検知のシミュレーション etc.

使い方
1. [parameters]セクションにおいてipnint=2とする
2. [source]セクションのsx,sy,szとして、入射光子の偏光方向を定義（偏光の場合）
3. igamma = 3 とすると、[T-yield]で光子照射によるアイソマー生成が計算できる
吸収準位はENSDF(http://www.nndc.bnl.gov/nudat2/)の準位ほぼ全てに対応
T. Ogawa et al. J. Nucl. Sci. Technol. 53, 1766-1773 (2016)9ポイントタリーの追加
ポイントタリーとは？
ある点やリング状の線分におけるフルエンスを計算するタリー。体系が大きくタリー領域が小さい場合などに有効計算条件
 核データ及び原子データのみ利用したシミュレーション
 中性子・光子のフルエンスのみ計算可能
 イベントジェネレータモードやEGSモードは使わない[t-point][t-track]

ある点及びその周辺のフルエンスを[t-point]及び[t-track]で計算した結果
10

最近の改良点：PHITS2.88
平成28年9月から配布開始

PHITS2.82からの主な変更点（担当者）
 Weight Window Generator機能の組込（仁井田）３次元可視化ソフトParaView用出力機能の開発（古田）ATIMAの高速化とデフォルト設定（古田，安部）天然元素への自動展開機能の組込（仁井田）Sum tally機能の拡充（橋本）ミューオン・パイオン核反応モデルの改良（安部・橋本）
RI線源機能の開発（松田）
JAMQMDの開発と組込（小川）中性子崩壊の組込（佐藤）2次元結果のBitmap形式での出力機能の追加（古田）EGSに関するバグ修正（佐藤・岩瀬）
11

Weight Window Generatorの導入
Weight Window Generator [t-wwg]とは？
 各領域の最適なWeight Window値*を自動で生成するタリー 深層透過計算など統計のたまりにくい計算が簡単に行えるようになる
1回目（試し計算）[Weight Window]なし

2回目[Weight Window]設定

3回目[Weight Window]更新[t-track]
統計誤差
同じヒストリー数で[Weight Window]を更新しながら計算した中性子透過計算*各領域において粒子のWeightが取りえる範囲。その範囲を外れるとParticle splitやRussian Rouletteを行う12

ParaView用出力機能の開発
ParaView（http://www.paraview.org）とは？
 3次元体系や3次元空間に広がる数値データを可視化するフリーソフト
 物質毎のデータ表示やアニメーションの作成も可能
PHITSでの設定方法「mesh = xyz」のタリーに「vtkout = 1」と加えるだけでParaView用出力を作成

ParaViewで可視化した
ICRPボクセルファントム

ParaViewのサンプル画面

詳しくはlecture¥advance¥paraviewもしくはutility¥paraviewをご参照下さい

13

RI線源機能の開発
RI線源機能とは？
 RI核種とその放射能を指定するだけで，その核種から放出される光子フラックスを模擬したシミュレーションが可能
 崩壊時間を設定することにより，娘核による寄与まで含めて再現できる
 崩壊データベースには，原子力機構が開発したDECDC*を利用
単色線源（e-type = 8)
RI線源（e-type = 28)[ Source ][ Source ]factor = 1.0…
e-type = 28
ni = 1152Eu 100.
norm = 0
dtime = -10.0

dtime:
崩壊時間（半減期）

factor = 100.*1.6051…
e-type = 8
ne = 32
1.21782E-01 100.*2.86678E-01
1.25690E-01 100.*1.61100E-04
1.48010E-01 100.*3.73216E-04
1.73170E-01 100.*7.96740E-05…(準位の数だけ繰り返し）
1.69810E+00 100.*5.90701E-05
1.76909E+00 100.*9.58546E-05

RI線源と単色線源を使って表現した
100Bqの152Eu線源

152Eu線源スペクトル*A. Endo et al., JAERI 1347 (2005); equivalent to ICRP Publication 107

14

発表内容
1. PHITS最近の動向
2. 最新版PHITSの特徴
3. 今後の予定

15

今後の予定核データの充実
 JENDL高エネルギー核データファイルとのセット配布

新たな計算機能の追加
 低エネルギーへの拡張（空間分解能の向上）
 核データに起因する系統誤差評価機能

ユーザー支援機能の拡充
 GUIの開発

信頼性の検証
 基礎から応用まで包括的なV&Vを実施

16

お願い 更新にはML登録が必要ですので，最新版への更新をご希望の方は，PHITSホームページを参照の上，必ず登録してください バグを見つけた場合や，改良の要望がありましたら，PHITS事務局<phits-office@jaea.go.jp>までご連絡ください

みなさまからのフィードバックをお待ちしております17

より詳しく知りたい方は
 PHITSオフィシャルホームページ
http://phits.jaea.go.jp

 PHITS Facebookページ
https://www.facebook.com/phitscommunity
現在，334

 PHITSオフィシャル参考文献
T. Sato et al. J. Nucl. Sci. Technol. 50, 913-923 (2013)
http://dx.doi.org/10.1080/00223131.2013.814553 （オープンアクセス）

 PHITS事務局
phits-office@jaea.go.jp

バグ情報は，主にFacebookページにてお知らせします18