放射線損傷計算モデル

グループの研究内容

放射線損傷計算モデル

研究の説明：PHITSコードにより、加速器の機器の放射線照射による損傷量の指標量を導出するための計算モデルの開発を進めております。ここでは、陽子照射による金属のはじき出し断面積や一次ノックオン（PKA)原子に関するデータを測定し、計算モデルの検証も進めております。このような実験の実施例は世界的にも少なく、新しい照射装置や検出器等を開発しております。
これまでの研究で、無冷媒により金属の冷却が可能な照射装置を開発し、はじき出し断面積に関連する金属の欠陥に伴う電気抵抗増加の取得に成功しました。また、この実験により、従来の照射損傷モデル(NRT)による計算値に比べ、最新モデル(arc)の計算値は実験値を良く再現することを明らかにしました。

陽子照射装置

陽子エネルギーに対する銅の弾き出し断面積の実験値と計算値の比較

研究成果に関係するリンク
大強度陽子ビームに晒される金属はどのくらい損傷するのか(令和2年7月プレス発表)

関連論文
実験
[1] Y. Iwamoto et.al., Measurement of the displacement cross-section of copper irradiated with 125 MeV protons at 12 K, J. Nucl. Materials, 458, 369-375 (2015).
DOI:https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2014.12.125

[2] Y. Iwamoto et.al., Measurement of displacement cross sections of aluminum and copper at 5K by using 200 MeV protons, J. Nucl. Materials, 508, 195-202 (2018).
DOI:https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2018.05.038

[3] Y. Iwamoto et.al., Measurements of Displacement Cross Section of Tungsten under 389-MeV Proton Irradiation and Thermal Damage Recovery, Materials Science Forum, 1024, 95-101 (2021).
DOI:https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.1024.95

計算
[1] Y. Iwamoto et.al., Improvement of radiation damage calculation in PHITS and tests for copper and tungsten irradiated with protons and heavy-ions over a wide energy range, Nucl. Instr. Meth. B, 274, 57-64 (2012).
DOI:https://doi.org/10.1016/j.nimb.2011.11.038

[2] Y. Iwamoto et.al., Calculation of displacement cross-sections for structural materials in accelerators using PHITS event generator and its applications to radiation damage, J. Nucl. Sci. Eng., 51, 98-107 (2014).
DOI: https://doi.org/10.1080/00223131.2013.851042

[3] Y. Iwamoto, Implementing displacement damage calculations for electrons and gamma rays in the Particle and Heavy-Ion Transport code System, Nucl. Instr. Meth. B, 419, 32-37 (2018).
DOI: https://doi.org/10.1016/j.nimb.2018.01.028

[4] Y. Iwamoto et.al., Estimation of reliable displacements-per-atom based on athermal-recombination-corrected model in radiation environments at nuclear fission, fusion, and accelerator facilities , J. Nucl. Materials, 538, 152261 (2020).
DOI: https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2020.152261

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