序文

本マニュアルは、粒子・重イオン輸送計算コードPHITS (Particle and Heavy Ion Transport code System)の使用方法についてまとめたものです。 PHITSは、あらゆる物質中での様々な放射線挙動を模擬するモンテカルロ計算コードです。 放射線施設の設計、医学物理計算、放射線防護研究、宇宙線・地球惑星科学など、 工学、医学、理学の様々な分野で国内外の研究者・技術者に利用されています。 本コードに組み込まれた物理モデルや機能の詳細については、 1.3 章 をご覧ください。

本マニュアルでは、PHITSの実行方法やこれを使用する上で必要となるパラメータに ついて紹介します。 本マニュアルの内容は表紙に示すPHITSのバージョンに対応したものとなっています。 また、予告なしにその内容が変更される場合があります。 本マニュアルに関するお問い合わせは、PHITS事務局(phits-office@jaea.go.jp)までご連絡ください。

マニュアル目次

• 1. 最近の改良点と開発体制
  • 1.1. 最近の改良点
  • 1.2. 開発体制
  • 1.3. PHITSの参考文献
• 2. インストール及び実行方法
  • 2.1. Windows OSにおけるインストール及び実行方法
    • 2.1.1. インストール方法
    • 2.1.2. 実行方法
      • 2.1.2.1. 送るによる実行方法
      • 2.1.2.2. コマンドプロンプトからの実行方法
    • 2.1.3. 推奨ソフトウェア
  • 2.2. Mac OSにおけるインストール及び実行方法
    • 2.2.1. インストールの前に
    • 2.2.2. インストール方法
      • 2.2.2.1. 推奨方法
      • 2.2.2.2. 推奨方法で失敗した場合の手順
      • 2.2.2.3. 上記のいずれの方法も成功しない場合
    • 2.2.3. 実行方法
      • 2.2.3.1. ファイルの関連付け
      • 2.2.3.2. PHITSの実行
      • 2.2.3.3. PHITSPADの実行
      • 2.2.3.4. PHIG-3Dの実行
      • 2.2.3.5. ANGELの実行
      • 2.2.3.6. DCHAINの実行
      • 2.2.3.7. PHITS Routerの詳しい使い方
      • 2.2.3.8. EPSファイルの表示
  • 2.3. Linux OSにおけるインストール及び実行方法
    • 2.3.1. インストール方法
    • 2.3.2. 実行方法
      • 2.3.2.1. シェルを使用せず直接実行ファイルを指定して実行する方法
  • 2.4. 実行ファイルの変更方法
• 3. 再開始計算と中断方法
  • 3.1. 再開始計算
  • 3.2. 計算の中断
• 4. 入出力ファイルの共通書式
  • 4.1. セクション
  • 4.2. 読み込み制御
  • 4.3. ファイルの挿入
  • 4.4. ユーザー定義定数
  • 4.5. ユーザー定義文字列
  • 4.6. 数式の利用
  • 4.7. 粒子の書式
  • 4.8. 標準出力ファイル (phits.out)
  • 4.9. タリー出力ファイル
• 5. 各セクションの書式
  • 5.1. [ Title ] セクション
  • 5.2. [ Parameters ] セクション
    • 5.2.1. 計算モード
    • 5.2.2. ヒストリー数、配列の大きさ
      • 5.2.2.1. 統計誤差の計算方法
    • 5.2.3. 計算打切エネルギー、モデル切り替えエネルギー
    • 5.2.4. 時間カット、ウエイトカット、ウエイトウインドウ
    • 5.2.5. 阻止能モデル
    • 5.2.6. 弾性散乱や全断面積、反応断面積モデル
    • 5.2.7. 崩壊や脱励起過程モデル
    • 5.2.8. イベントジェネレーターとカーマ近似
    • 5.2.9. Adjoint（時間逆行）モード
    • 5.2.10. 核反応モデルオプション
    • 5.2.11. 低エネルギー中性子に関するオプション
    • 5.2.12. 光子輸送のPHITSオリジナルモデル
    • 5.2.13. EGS5用パラメータ
    • 5.2.14. 光・ミューオン反応モデル
    • 5.2.15. ミューオン生成モデル
    • 5.2.16. ニュートリノ反応モデル
    • 5.2.17. クーロン散乱や重力場・電磁場に関するオプション
    • 5.2.18. 出力オプション(1)
    • 5.2.19. 出力オプション(2)
    • 5.2.20. 出力オプション(3)
    • 5.2.21. 出力オプション(4)
    • 5.2.22. ボクセル及び連続四面体形状のオプション
    • 5.2.23. 幾何形状のエラー関係
    • 5.2.24. 入出力ファイル名
    • 5.2.25. その他のパラメータ
    • 5.2.26. Dumpall オプション
    • 5.2.27. イベントジェネレータモード
  • 5.3. [ Source ] セクション
    • 5.3.1. <source>: マルチソース
    • 5.3.2. 共通パラメータ
    • 5.3.3. 円柱分布ソース
    • 5.3.4. 角柱分布ソース
    • 5.3.5. ガウス分布ソース(x,y,z独立)
    • 5.3.6. 一般パラボラ分布ソース(x,y,z独立)
    • 5.3.7. ガウス分布ソース(xy平面)
    • 5.3.8. 一般パラボラ分布ソース(xy平面)
    • 5.3.9. 球及び球殻分布ソース
    • 5.3.10. 位相空間線源
    • 5.3.11. s-type = 12 ソース
    • 5.3.12. 円錐形状分布ソース
    • 5.3.13. 三角柱形状分布ソース
    • 5.3.14. xyzメッシュ空間分布ソース
    • 5.3.15. 連続四面体を線源とするソース
    • 5.3.16. 面上分布ソース
    • 5.3.17. dumpデータソース
    • 5.3.18. ユーザー定義ソース
    • 5.3.19. エネルギー分布の定義
      • 5.3.19.1. 積分型連続エネルギー分布
        • 5.3.19.1.1. e-type = 1, (11)
        • 5.3.19.1.2. e-type = 4, (14)
      • 5.3.19.2. 微分型連続エネルギー分布
        • 5.3.19.2.1. e-type = 21, (31)
        • 5.3.19.2.2. e-type = 24, (34)
      • 5.3.19.3. 微分型連続エネルギー分布
        • 5.3.19.3.1. e-type = 41, (51)
        • 5.3.19.3.2. e-type = 42, (52)
      • 5.3.19.4. 離散的エネルギー分布
        • 5.3.19.4.1. e-type = 8, (18)
        • 5.3.19.4.2. e-type = 9, (19)
      • 5.3.19.5. 離散的+積分型連続エネルギー分布
        • 5.3.19.5.1. e-type = 22, (32)
        • 5.3.19.5.2. e-type = 23, (33)
      • 5.3.19.6. 微分型ガウス分布・マクスウェル分布
        • 5.3.19.6.1. e-type = 2, (12)
        • 5.3.19.6.2. e-type = 3
        • 5.3.19.6.3. e-type = 7
      • 5.3.19.7. 微分型任意関数分布
        • 5.3.19.7.1. e-type = 5, (15)
        • 5.3.19.7.2. e-type = 6, (16)
      • 5.3.19.8. RI線源によるエネルギー分布
      • 5.3.19.9. タリー結果を用いたエネルギー分布
      • 5.3.19.10. 宇宙線フラックスのエネルギー・角度分布
    • 5.3.20. 角分布の定義
      • 5.3.20.1. a-type = 1, (11)
      • 5.3.20.2. a-type = 4, (14)
      • 5.3.20.3. a-type = 5, (15)
      • 5.3.20.4. a-type = 6, (16)
    • 5.3.21. 時間分布の定義
      • 5.3.21.1. t-type = 0, 1, 2
      • 5.3.21.2. t-type = 3
      • 5.3.21.3. t-type = 4
      • 5.3.21.4. t-type = 5
      • 5.3.21.5. t-type = 6
      • 5.3.21.6. t-type = 100
    • 5.3.22. マルチソースの例題
    • 5.3.23. ダクトソースオプション
  • 5.4. [ Material ] セクション
    • 5.4.1. 元素(核種)の定義
    • 5.4.2. 物質組成比の定義
    • 5.4.3. 物質パラメータ
    • 5.4.4. 阻止能の指定
      • 5.4.4.1. 阻止能データベースファイルのフォーマット
    • 5.4.5. \(S(\alpha,\beta)\) の指定
    • 5.4.6. 飛跡構造解析計算用の化学形の指定
    • 5.4.7. 例題
  • 5.5. [ Surface ] セクション
    • 5.5.1. 方程式で定義される面
    • 5.5.2. マクロボディー
    • 5.5.3. 面の記述方法
    • 5.5.4. マクロボディーの面定義
  • 5.6. [ Cell ] セクション
    • 5.6.1. セルの記述方法
    • 5.6.2. Universe構造
    • 5.6.3. Lattice構造
    • 5.6.4. 繰り返し幾何形状
      • 5.6.4.1. LIKE n BUT セルパラメータ
      • 5.6.4.2. Latticeを用いた階層構造
      • 5.6.4.3. ボクセルファントム(voxel phantom)の利用
      • 5.6.4.4. 連続四面体形状の利用
  • 5.7. [ Transform ] セクション
    • 5.7.1. 書式
    • 5.7.2. 座標変換の定義と使い方
      • 5.7.2.1. M=±1 の場合
      • 5.7.2.2. M=±2 の場合
      • 5.7.2.3. M=±3 の場合
    • 5.7.3. タリーの場合
  • 5.8. [ Temperature ] セクション
  • 5.9. [ Mat Time Change ] セクション
  • 5.10. [ Electro Magnetic Field ] セクション
    • 5.10.1. 一様な電場と磁場の利用
    • 5.10.2. 中性子
    • 5.10.3. 磁場マップの読込方法
    • 5.10.4. 磁場マップの形式
      • 5.10.4.1. ヘッダーの指定方法
      • 5.10.4.2. 磁場強度の定義方法
    • 5.10.5. 電場マップの利用方法
  • 5.11. [ Delta Ray ] セクション
  • 5.12. [ Track Structure ] セクション
  • 5.13. [ Light ] セクション
    • 5.13.1. 全体構造
    • 5.13.2. グローバルパラメータ
    • 5.13.3. テーブルの単位
    • 5.13.4. set-region ブロック
      • 5.13.4.1. 領域の指定
      • 5.13.4.2. 屈折率
      • 5.13.4.3. シンチレーション
      • 5.13.4.4. 吸収係数
      • 5.13.4.5. 散乱係数
      • 5.13.4.6. 再発光（Re-emission）：蛍光、燐光、波長シフト
    • 5.13.5. set-boundary ブロック
      • 5.13.5.1. 境界の指定
      • 5.13.5.2. 境界条件
    • 5.13.6. 外部データの読み込み
    • 5.13.7. その他
    • 5.13.8. 例題
      • 5.13.8.1. シンチレーション光の発生
      • 5.13.8.2. チェレンコフ光の発生
      • 5.13.8.3. フレネル境界の設定
      • 5.13.8.4. 完全鏡面反射
      • 5.13.8.5. 完全鏡面反射 + 鏡面ローブ反射 + 拡散反射（1:1:1）
      • 5.13.8.6. 吸収
      • 5.13.8.7. 散乱（レーリー散乱）
  • 5.14. [ Super Mirror ] セクション
  • 5.15. [ Elastic Option ] セクション
  • 5.16. [ Data Max ] セクション
  • 5.17. [ Frag Data ] セクション
  • 5.18. [ Importance ] セクション
  • 5.19. [ Weight Window ] セクション
  • 5.20. [ WW Bias ] セクション
  • 5.21. [ Forced Collisions ] セクション
  • 5.22. [ Repeated Collisions ] セクション
  • 5.23. [ Outgoing Particle Bias ] セクション
  • 5.24. [ Volume ] セクション
  • 5.25. [ Multiplier ] セクション
    • 5.25.1. Multiplierサブセクション
  • 5.26. [ Mat Name Color ] セクション
  • 5.27. [ Reg Name ] セクション
  • 5.28. [ Counter ] セクション
  • 5.29. [ Timer ] セクション
  • 5.30. [ User Defined Interaction ], [ User Defined Particle ] セクション
    • 5.30.1. ユーザーコードの応用例
      • 5.30.1.1. 例1: 陽電子起因のミューオン対生成
      • 5.30.1.2. 例2: ニュートリノ反応
      • 5.30.1.3. 例3: 指定の領域または粒子にのみエネルギーカットオフを適用する
  • 5.31. [ Libout ] セクション
• 6. タリーセクションの共通書式
  • 6.1. メッシュ型
    • 6.1.1. 領域メッシュ
    • 6.1.2. 階層構造の領域と体積の定義
    • 6.1.3. r-z メッシュ
    • 6.1.4. xyz メッシュ
    • 6.1.5. 四面体メッシュ
  • 6.2. エネルギーメッシュ
  • 6.3. LETメッシュ
  • 6.4. 時間メッシュ
  • 6.5. 角度メッシュ
  • 6.6. メッシュの定義方法
    • 6.6.1. メッシュタイプ
    • 6.6.2. e-type = 1 の場合
    • 6.6.3. e-type = 2, 3 の場合
    • 6.6.4. e-type = 4 の場合
    • 6.6.5. e-type = 5 の場合
  • 6.7. 他のタリーパラメータ
    • 6.7.1. partパラメータ
    • 6.7.2. axisパラメータ
    • 6.7.3. samepageパラメータ
    • 6.7.4. fileパラメータ
    • 6.7.5. resfileパラメータ
    • 6.7.6. unitパラメータ
    • 6.7.7. factorパラメータ
    • 6.7.8. outputパラメータ
    • 6.7.9. infoパラメータ
    • 6.7.10. titleパラメータ
    • 6.7.11. ANGELパラメータ
      • 6.7.11.1. SANGEL パラメータ
    • 6.7.12. 2d-typeパラメータ
    • 6.7.13. gshowパラメータ
    • 6.7.14. rshowパラメータ
    • 6.7.15. x-txt, y-txt, z-txtパラメータ
    • 6.7.16. volmatパラメータ
    • 6.7.17. epsoutパラメータ
    • 6.7.18. カウンターパラメータ
    • 6.7.19. resol 分解能、width 線太さパラメータ
    • 6.7.20. trcl 座標変換
    • 6.7.21. Dump機能で出力する粒子情報
  • 6.8. 複数のタリー結果の統合機能
  • 6.9. 複数のタリー結果の解析機能
    • 6.9.1. ユーザー定義anatally機能
    • 6.9.2. 分散分析機能
      • 6.9.2.1. 輸送計算のインプットファイル（phits.inp）
      • 6.9.2.2. 分析機能スクリプト用インプットファイル（autorun.inp）
      • 6.9.2.3. スクリプトの動作
      • 6.9.2.4. 出力形式
  • 6.10. 拡張された統計指標出力機能
    • 6.10.1. 使用方法
    • 6.10.2. 各統計指標の計算方法と出力例
      • 6.10.2.1. A) 平均値と統計誤差の全ヒストリー数に対する推移の出力
      • 6.10.2.2. B) Statistical check sheet と平均値、統計誤差、分散の分散（VOV: variance of variance）、性能指数（FOM: figure of merit）の全ヒストリー数に対する推移の出力
      • 6.10.2.3. C) Statistical check sheet と平均値、統計誤差、VOV、FOM の全ヒストリー数に対する推移の出力、及びタリー結果の確率密度分布（PDF: probability density function）
    • 6.10.3. Statistical check sheet
• 7. 各タリーセクションの書式
  • 7.1. [ T-Track ] セクション
  • 7.2. [ T-Cross ] セクション
  • 7.3. [ T-Point ] セクション
  • 7.4. [ T-Adjoint ] セクション
  • 7.5. [ T-Deposit ] セクション
  • 7.6. [ T-Deposit2 ] セクション
  • 7.7. [ T-Heat ] セクション
  • 7.8. [ T-Yield ] セクション
  • 7.9. [ T-Product ] セクション
  • 7.10. [ T-DPA ] セクション
  • 7.11. [ T-LET ] セクション
  • 7.12. [ T-SED ] セクション
  • 7.13. [ T-Time ] セクション
  • 7.14. [ T-Interact ]（従来の [ T-Star ]） セクション
  • 7.15. [ T-Dchain ] セクション
  • 7.16. [ T-WWG ] セクション
  • 7.17. [ T-WWBG ] セクション
  • 7.18. [ T-Volume ] セクション
  • 7.19. [ T-Userdefined ] セクション
  • 7.20. [ T-Gshow ] セクション
  • 7.21. [ T-Rshow ] セクション
  • 7.22. [ T-3Dshow ] セクション
    • 7.22.1. box の定義
    • 7.22.2. 3dshow の例題
  • 7.23. [ T-4Dtrack ] セクション
• 8. dumpファイルの処理
• 9. 領域エラーチェック
• 10. PHITSのビルド方法
  • 10.1. Windows OS におけるビルド方法
    • 10.1.1. コンパイラ、ライブラリのインストール
    • 10.1.2. PHITSのビルド
      • 10.1.2.1. Cmakeを用いたビルド方法
        • 10.1.2.1.1. Singleの場合
        • 10.1.2.1.2. Singleの場合(オプション1)
        • 10.1.2.1.3. Singleの場合(オプション2)
        • 10.1.2.1.4. Singleの場合(オプション3)
        • 10.1.2.1.5. Singleの場合(オプション4)
        • 10.1.2.1.6. OpenMPの場合
        • 10.1.2.1.7. MPIの場合
      • 10.1.2.2. Microsoft Visual Studioを利用したビルド方法
      • 10.1.2.3. 実行ファイルの変更
  • 10.2. macOS
    • 10.2.1. はじめに
    • 10.2.2. コンパイラ、コンパイル用ツールのインストール
    • 10.2.3. ライブラリのインストール
    • 10.2.4. PHITSのビルド
  • 10.3. Linux
    • 10.3.1. コンパイラ、ライブラリのインストール
    • 10.3.2. ライブラリのインストール
    • 10.3.3. PHITSのビルド
  • 10.4. KURBUC を含めたコンパイル
  • 10.5. 配列の大きさの変更
• 11. 並列版のための指定方法
  • 11.1. メモリ分散型並列
    • 11.1.1. セットアップ方法
    • 11.1.2. バッチファイルやシェルスクリプトを用いた実行方法
    • 11.1.3. コマンドラインでの実行方法
    • 11.1.4. maxcas, maxbch の指定方法
    • 11.1.5. 異常終了の処理
    • 11.1.6. Dump, dumpall, [t-userdefined] の出力ファイル名
    • 11.1.7. PHITSでの読み込みファイルの指定
  • 11.2. メモリ共有型並列
    • 11.2.1. バッチファイルやシェルスクリプトを用いた実行方法
    • 11.2.2. コマンドラインでの実行方法
    • 11.2.3. メモリ共有型並列計算の注意点
• 12. FAQ
  • 12.1. パラメータ設定関連
  • 12.2. エラー、コンパイル関連
  • 12.3. タリー関連
  • 12.4. 線源設定関連
  • 12.5. PHIG-3D関連
  • 12.6. その他
• 13. Appendix
  • 13.1. ANGEL
    • 13.1.1. タリー定義文
      • 13.1.1.1. ANGEL パラメータ
  • 13.2. PHITSで扱えない物理現象リスト
  • 13.3. 評価済み核データライブラリ
    • 13.3.1. JENDL-4.0 中性子ライブラリ
    • 13.3.2. JENDL-5 中性子・陽子ライブラリ
    • 13.3.3. JENDL-5 重陽子ライブラリ
  • 13.4. PHITSの許認可にかかる利用実績リスト