2021 Fiscal Year Annual Research Report
核分裂事象の物理解明による高度原子力利用のためのデータ基盤開発
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21H01856
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
石塚 知香子 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (10399800)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
湊 太志 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究職 (00554065)
千葉 敏 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (60354883)
岩本 修 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究主幹 (80370360)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 核データ / 核分裂 / 即発中性子 / 遅発中性子スペクトル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
炉心設計からバックエンドまで原子力利用全分野における核分裂とその関連諸量の重要性は自明であり、その充実と信頼性向上の要請は核物理分野に向けられる。しかしその全過程においては、ほぼ経時順に①核力、②電磁気力、③弱い力と、自然界の四つの基本力のうち三つまでもが支配要因となり、この多様性が全過程の通貫した理解を妨げている。本研究では、異なった物理に支配される核分裂全過程を、一貫性を保持しつつ最新の物理理論で扱い、複合核の形成後その分断に至る核分裂ダイナミックスから遅発中性子放出の終了までを鳥瞰する視野を確立し、その成果に基づく核分裂核データ導出の基盤構築と得られたデータの提供を目標とする。
令和3年度の研究計画では、計算環境の整備およびテスト計算による理論スキームの確立を目指し、JAEAが実施する従来式の5Gaussianによる手法の結果と比較しながら、ランジュバン法による計算結果の妥当性を確認し、その高精度化を確実に進めた。ランジュバン模型の高精度化の一報、令和3年度には深層学習専用サーバを購入し、Pytorchによる深層学習の実装を進め、ランジュバン模型の結果から断裂に至るための共通条件の抽出と断裂時のエネルギー分配決定要因の特定に取り組んだ。またランジュバン模型と統計模型を結合して、複合核形成から即発および遅発中性子・ガンマ線放出に至る過程を一貫性を保持しつつ取り扱うためのテスト計算を実施し、必要な理論スキームの確立を目指した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
深層学習用サーバの納品および計算環境の整備が予定よりも遅れたことに加えて、コロナ禍による出校制限が重なり遅れていた令和3年度の研究計画を完了するために2カ月の研究延長を行った。その間に当初予定していたランジュバン計算の軌道における特徴量解析のテスト計算を完了することができた。また複合核形成を扱うランジュバン計算と、複合核の断裂後の情報を保持しつつ、核分裂生成物や即発および遅発中性子多重度を求めるためには、ランジュバン計算により得られた核分裂の収量や全運動エネルギーの情報だけでなく、本研究で用いる形状4次元ランジュバン計算からは導出できない物理量に関する情報が必要である。延長した2カ月の間に、これの知見も十分に検討することができた。その結果、令和4年度9月末までに令和3年度に予定していた研究計画は概ね完了することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度は深層学習で得られた断裂時の知見に基づく断裂時の核分裂片間のエネルギー分配を実施し、初年度に確立した核分裂から中性子放出までの理論スキームを、国際原子力機関（IAEA）で現在評価が実施されている235U、238U、252Cfの核分裂核データを用いて最適化し、MAの中でも重要度の高い241,242m,243Am、242-246Cm、237Npに対して遅発中性子割合やスペクトルを導出する。ランジュバン法では3核種に対して5つのパラメータの最適化を行った後、9核種の高精度計算を実施する。その結果に基づきCCONEコードを用いて即発および遅発中性子収率を計算し、本課題の目標としている遅発中性子割合やスペクトルを導出する。熱中性子入射核分裂に対応するエネルギーでは１核種のランジュバン計算に十分な時間が必要となるため、パラメータの最適化は一年かけて実施する。パラメータの最適化と同時並行して、炉物理およびバックエンドの観点から中性子スペクトルの評価を行うためのテスト計算を開始する。
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