A novel modelling methodology has been developed for the creation of a realistic plasma gamma-ray source for Monte Carlo transport simulations in the tokamak JET. The methodology couples the TRANSP code for plasma transport calculations with the MCNP Monte Carlo particle transport code, thus connecting plasma physics with gamma-ray transport. This paper presents the validation of the developed source methodology by comparing calculated gamma-ray spectra with measurements performed at JET. The validation focuses on gamma-ray spectra measured by the tangential gamma-ray spectrometer during two JET three ion RF scenario discharges, performed in the JET 2019 deuterium experimental campaign. For validation the calculated plasma gamma-ray spectrum was combined with the neutron induced prompt gamma-ray background, originating in the vacuum vessel, and scaled to absolute values calculating the total number of plasma gamma-ray and neutron emitting reactions. The comparison between calculated and measured gamma-ray spectra shows good agreement with the shape of the calculated gamma-ray spectra matching that of measurements for both studied discharges. Moreover, the calculated absolute values of the gamma-ray spectra were of the same order of magnitude at the position of the gamma-ray detector located at the end of a long line-of-sight in a biological shield. The comparison has validated the developed plasma gamma-ray source methodology for MCNP photon transport calculations at JET. The validation provides a basis for the developed plasma gamma-ray source to be used as a support for the development of future tokamaks such as DEMO.
トカマクJETにおけるモンテカルロ輸送シミュレーションのための現実的なプラズマガンマ線源の作成に関して、新しいモデリング手法が開発された。本手法は、プラズマ輸送計算のためのTRANSPコードとMCNPモンテカルロ粒子輸送コードを結合し、これによりプラズマ物理学とガンマ線輸送を接続するものである。本論文では、JETで実施された測定値と計算されたガンマ線スペクトルを比較することにより、開発された線源手法の検証を提示する。検証は、JET 2019年重水素実験キャンペーン中に実施された、2回のJET三イオンRFシナリオ放電中にタンジェンシャルガンマ線分光計によって測定されたガンマ線スペクトルに焦点を当てている。検証のため、計算されたプラズマガンマ線スペクトルを、真空容器内で発生する中性子誘起即発ガンマ線バックグラウンドと組み合わせ、プラズマガンマ線および中性子発生反応の総数を計算して絶対値にスケーリングした。計算されたガンマ線スペクトルと測定されたガンマ線スペクトルの比較は、調査した両放電において、計算されたガンマ線スペクトルの形状が測定値と一致し、良好な一致を示した。さらに、計算されたガンマ線スペクトルの絶対値は、生体遮蔽体内の長い視線の終端に位置するガンマ線検出器の位置において、同じ桁数であった。この比較により、JETにおけるMCNP光子輸送計算のための開発済みプラズマガンマ線源手法が検証された。本検証は、開発されたプラズマガンマ線源が、DEMOなどの将来のトカマク開発を支援するために使用されるための基盤を提供するものである。