[論文レビュー] Watt parameters for the Los Alamos Model : Subroutine getab

J. P. Lestone|arXiv (Cornell University)|Sep 18, 2014

Advanced Thermodynamics and Statistical Mechanics被引用数 3

ひとこと要約

この論文では、16 MeVまでの入射中性子エネルギーにおいて、ロスアラモス・モデルからの補間データを用いて、核分裂中性子のWattスペクトルパラメータ（a と b）を計算するサブルーチン getab を提示している。このサブルーチンにより、235U、238U、239Puの核分裂スペクトルの飛行時間フィットから導かれるエネルギー依存性のある a と b の値が得られ、正確なモンテカルロシミュレーションが可能になる。

ABSTRACT

Many neutron transport Monte-Carlo codes can randomly sample fission neutron energies from a Watt spectrum. The quality of simulations depends on how well the Watt spectrum represents the true energy spectrum of the fission neutrons, and on one's choice of the Watt parameters a and b. The energy spectra of fission neutrons have been calculated and tabulated for the neutron induced fission of 235,238U and 239Pu as a function of incoming neutron energy by Madland using the Los Alamos Model. Each of these energy spectra are mapped into time-of-flight space and fitted with a Watt spectrum. A subroutine getab has been written to interpolate these results, so that Watt a and b parameters can be estimated for all incoming neutron energies up to ~16 MeV.

研究の動機と目的

• 幅広い入射中性子エネルギー範囲における主要アクチニドの正確な補間Wattパラメータ（a と b）を提供すること。
• ロスアラモス・モデルからの現実的なエネルギースペクトルを用いることで、中性子輸送モンテカルロシミュレーションの忠実性を向上させること。
• 入射エネルギーに応じて滑らかに変化するパラメータを用いた、核分裂中性子エネルギーの体系的サンプリングを可能とすること。
• 235U、238U、239Puの核分裂中性子エネルギー分布を正確に表現する必要がある核データアプリケーションを支援すること。
• 16 MeVまでの入射中性子エネルギーにおいて、事前に計算された a と b の値を補間して実時間で利用可能な計算ツール（サブルーチン getab）を提供すること。

提案手法

• 235U、238U、239Puの核分裂中性子スペクトルを、さまざまな入射中性子エネルギーに対してロスアラモス・モデルを用いて計算した。
• これらのスペクトルを実験的条件を模倣するため、飛行時間空間にマッピングした。
• 各飛行時間スペクトルに対してWatt分布をフィットさせ、パラメータ a と b を抽出した。
• 入射中性子エネルギーが16 MeVまでにわたる a と b の値の照会テーブルを作成した。
• サブルーチン getab は、表内の値の間で線形補間を実行し、中間エネルギーにおける a と b の推定値を算出する。
• この手法により、モンテカルロ中性子輸送コードへの統合に適した滑らかで連続的なパラメータ推定が保証される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 主要アクチニドの広範な入射中性子エネルギー範囲において、Wattパラメータ（a と b）をどのように正確に決定できるか。
• RQ2 ロスアラモス・モデルの離散的表形式データから連続的な a と b の値を導出する最適な補間法は何か。
• RQ3 補間された a と b パラメータが、飛行時間空間における真の核分裂中性子エネルギースペクトルをどの程度正確に再現するか。
• RQ4 235U、238U、239Puの入射中性子エネルギーに応じて、a と b パラメータはどのように変化するか。
• RQ5 モンテカルロシミュレーションで使用するための、リアルタイムで a と b の値を提供できる計算効率の良いサブルーチンを開発できるか。

主な発見

• サブルーチン getab は、16 MeVまでの入射中性子エネルギーにおいて、高い正確性でWattパラメータ（a と b）の補間を実行している。
• 補間されたパラメータは、飛行時間データへのフィットにおいて、ロスアラモス・モデルの元の核分裂スペクトルと最小限のずれで再現されている。
• a と b パラメータは入射中性子エネルギーに応じて体系的に変化しており、核分裂中性子放出のエネルギー依存性を反映している。
• この手法により、Watt分布を用いたモンテカルロシミュレーションにおける核分裂中性子エネルギーの一貫性があり再現性のあるサンプリングが可能になった。
• 表形式データとサブルーチンは、ロスアラモス国立研究所報告 LA-UR-07-6090 の一部として公開されている。
• このアプローチにより、現実的な核分裂中性子スペクトルを中性子輸送コードに統合するための信頼性が高く標準化された手法が提供された。