Calculations of radiation shield for RIKEN RI beam factory

Abstract

The dose rate calculations in the shielding material for the radiations caused by 400 MeV/nucleon and 1.5 GeV/nucleon heavy ion beams, and 300 MeV and 2.5 GeV electron beams were carried out. For radiation induced by high-energy heavy ions, a neutron transport code and nuclear data were adopted. Neutron spectra were obtained for the reactions of carbon beams incident on thick carbon and copper targets. The intensity of 400 MeV/nucleon ion beam is expected to be two-orders higher than that of 1.45 GeV/nucleon ion beam. Two layer shield consisting of iron and concrete was used. Empirical formula was used for the shielding of radiation by electron beams. For the direction of 0 deg, the dose rates by gamma and muons are predominant. The dose rate by muons is conspicuous in the region of the concrete thickness of more than 3 m. For the directions of more than 30 deg, the contribution by gamma rays and neutrons is predominant in dose rate. The dose rate by gamma rays is remarkable in the region of less than 1.5 m, and that by the neutrons in the outer region.

理研RI(放射性同位元素)ビームファクトリーのために、遮蔽物質中の線量率の計算を400MeV/nucleonおよび1.5GeV/nucleonの重イオンビームと300MeVと2.5GeVの電子ビームによる放射線に対して行った。高エネルギー重イオンによる放射線の計算には、中性子輸送コードと原子核データを用いた。炭素ビームの炭素標的と銅標的に対する反応に対して中性子スペクトルを得た。400MeV/nucleonのイオンビームによる放射線の強度は、1.45GeV/nucleonのイオンビームより2桁強いことが予想される。遮蔽には、コンクリートと鉄からなる2層の遮蔽を用いた。電子ビームの放射線の遮蔽には、経験則を用いた。0度方向では、ガンマ線とミュー粒子による線量率が主である。コンクリートの厚さが3m以上の場合、ミュー粒子による線量率が顕著になる。30度以上の方向では、ガンマ線と中性子による線量率が主である。遮蔽厚1.5m以下では、ガンマ線、それ以上では、中性子による線量率が大きい。