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河村 拓馬; 長谷川 雄太; 井戸村 泰宏
Journal of Visualization, 27(1), p.89 - 107, 2024/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Computer Science, Interdisciplinary Applications)対話的なIn-Situステアリングは、大規模で高速なCFDシミュレーションにおけるデバッグ、最適解の探索、逆問題の解析に有効なツールである。我々は、GPUスーパーコンピュータ上での大規模CFDシミュレーションのための対話的なIn-Situステアリングフレームワークを提案する。このフレームワークは、In-Situ Particle-based Volume Rendering (PBVR)、In-Situデータサンプリング、ファイルベース制御を採用し、スーパーコンピュータとユーザーPC間でステアリングパラメータ、圧縮された粒子データ、サンプリングしたモニタリングデータを対話的に通信できる。そして並列化されたPBVRは、GPU上のCFDシミュレーションとの干渉を避けるため、ホストCPUで処理される。提案フレームワークを、GPUスーパーコンピュータ上の実時間プルーム拡散解析コードCityLBMに適用した。数値実験では、モニタリング地点の観測データから汚染物質の発生源を見つける逆問題に取り組み、in-situステアリングフレームワークによるヒューマンインザループの有効性を実証した。
宮川 和也; 早野 明; 佐藤 菜央美; 中田 弘太郎*; 長谷川 琢磨*
JAEA-Data/Code 2023-009, 103 Pages, 2023/09
JAEA-Data-Code-2023-009.pdf:9.29MB
JAEA-Data-Code-2023-009-appendix1(DVD-ROM).zip:271.51MBJAEA-Data-Code-2023-009-appendix2(DVD-ROM).zip:883.78MBJAEA-Data-Code-2023-009-appendix3(DVD-ROM).zip:10.29MB
本ボーリング調査は、経済産業省資源エネルギー庁委託事業「令和3年度および令和4年度高レベル放射性廃棄物等の地層処分に関する技術開発事業(JPJ007597) (岩盤中地下水流動評価技術高度化開発)」の一環として、令和2年度に実施した物理探査などのデータに基づき推定した地下深部の低流動域分布の妥当性を確認することを目的としたものである。ボーリング孔名はHoronobeFossilseawaterBoring-1であり、HFB-1孔と称す。HFB-1孔は幌延深地層研究センターの隣接地に掘削された垂直孔であり、令和3年度に地表から深度200mまで掘削され、令和4年度に深度200mから深度500mまで掘削されたものである。本稿は、令和2年度以降の幌延深地層研究計画に示された研究課題の1つである地下水の流れが非常に遅い領域を調査・評価する技術の高度化に必要な基礎データとして、HFB-1孔の掘削に関わる情報およびボーリング調査から得られた各種データ(岩芯記載、物理検層、化学分析など)を取りまとめたものである。
河村 拓馬; 長谷川 雄太; 井戸村 泰宏
Proceedings of Joint International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications + Monte Carlo 2020 (SNA + MC 2020), p.187 - 192, 2020/10
汚染物質の大気拡散予測の実現に向けて、GPUスーパーコンピュータ(スパコン)向けに最適化された適合格子細分化(AMR)による流体シミュレーションが開発されており、その結果の対話的な可視化や計算パラメータのステアリング技術が必要とされている。本研究では、これまでに開発してきた構造格子向けの粒子ベースIn-situ可視化手法をAMR向けに拡張し、ファイルを介したIn-situ制御機構を利用して計算パラメータのIn-Situステアリングを可能にした。開発した手法をGPUプラットフォーム上で動作する都市部でのプルーム分散シミュレーションに結合し、膨大なパラメータスキャン無しにヒューマンインザループにより汚染源探索が可能なことを示した。
中田 弘太郎*; 長谷川 琢磨*; Solomon, D. K.*; 宮川 和也; 富岡 祐一*; 太田 朋子*; 松本 拓也*; 濱 克宏; 岩月 輝希; 小野 昌彦*; et al.
Applied Geochemistry, 104, p.60 - 70, 2019/05
被引用回数：8 パーセンタイル：42.10(Geochemistry & Geophysics)地下水に溶存している希ガス(He, Ne, Ar, Kr, Xe)は、地下水の起源や滞留時間、涵養温度などの推定に使われる。地下水に溶存しているガスを全て定量することが望ましいが、一方で、地下水の採取に伴う溶存ガスの脱ガスを避けることは難しい。本研究は、地下水の採取に伴う溶存希ガスの脱ガス挙動について調べ、その補正方法を提案するものである。地下施設及び深層ボーリングから地下水試料を採取し、原位置の圧力を維持した状態で採取した試料と、圧力を低下させて脱ガスさせた試料との比較を行った。その結果、溶存ガス圧が低い試料(約4.6気圧以下)については、大気圧下で脱ガスさせた場合、気液平衡が成り立つことが分かった。一方で、溶存ガス圧が高い試料(約32気圧)については、気液平衡が成り立たないことが分かった。気液平衡が成り立つ試料については、脱ガスの影響を補正することが可能であるが、気液平衡が成り立たない試料については、補正が困難であり、さらなる検討が必要である。
H and 
O of water in pores extracted by compression method; Effects of closed pores and comparison to direct vapor equilibration and laser spectrometry method中田 弘太郎*; 長谷川 琢磨*; 大山 隆弘*; 宮川 和也
Journal of Hydrology, 561, p.547 - 556, 2018/06
被引用回数：5 パーセンタイル：25.66(Engineering, Civil)高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価では、地下水シナリオは主要な評価対象の一つである。地下水の酸素・水素同位体比からは、地下水の起源や混合、移動などのプロセスを理解するために重要な知見を得ることができる。地上からのボーリング調査において、地下深部の低透水性の岩盤中の地下水を、掘削水の汚染などの影響を受けずに取得するためには、岩石コアに含まれる間隙水を取得する必要がある。この場合には、圧縮抽出により間隙水を抽出する手法が一般的であるが、段階的な圧縮過程により異なる塩分濃度の地下水が抽出されることがあることから、同位体比にも影響が見られる可能性が考えられる。本研究では、2種の天然の岩石から圧縮抽水し、水の同位体比の圧縮圧力に伴う変化とそのメカニズムについて議論した。さらに、同サンプルに直接蒸気平衡レーザー法(DVE-LS)を適用し、その結果と比較をした。その結果、圧縮抽水では、閉鎖空隙中の水の影響により、水素同位体比が圧力に伴い変化することが分かった。さらに、2種類の圧縮抽水試験を組み合わせることで、開放間隙と閉塞間隙の両方の水の同位体組成を推定可能であることを示した。また、閉鎖間隙の影響を受けない酸素・水素同位体比は、DVE-LSによって得られる値と良く一致した。このため、圧縮抽水とDVE-LSにより得られた水の酸素・水素同位体比の比較により、閉塞間隙と開放間隙の水の酸素・水素同位体比を推定可能であることが示された。
中田 弘太郎*; 長谷川 琢磨*; 大山 隆弘*; 石井 英一; 宮川 和也; 笹本 広
Geofluids, 2018, p.7823195_1 - 7823195_21, 2018/01
被引用回数：9 パーセンタイル：56.38(Geochemistry & Geophysics)高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価におけるシナリオの一つとして、地下水シナリオがある。地下水シナリオに基づく安全評価において、長期間にわたり地下水の移動が遅いことは重要な要因である。本研究では、透水性の低い堆積岩地域の一例として、北海道幌延地域に分布する新第三系の海成堆積岩である声問層と稚内層中の地下水の安定性について、塩素やヘリウムの同位体及び水の安定同位体を用いて調査・考察を行なった。その結果、稚内層の深部地下水は、約100万年前から始まった地層の隆起後も、天水の影響を受けることなく、安定に存在している可能性が示された。一方、声問層や稚内層浅部の地下水は、地層の隆起後、天水の影響を受けており、このことは地下水年代測定の結果からも支持された。本地域の様に、地層の圧密・続成作用を受けた厚い堆積層では、間隙水・結晶水の放出等の影響を受け、地下水の絶対年代を正確に推定することは難しい。しかし、本研究において検討した地下水年代測定の結果と地史との比較は、地下水の流動性に関わる概略的な評価(長期にわたる地下水の安定性の有無)を行う上で有効な手段であると考えられる。
宮川 和也; 玉村 修司*; 中田 弘太郎*; 長谷川 琢磨*
JAEA-Data/Code 2016-021, 60 Pages, 2017/03
JAEA-Data-Code-2016-021.pdf:3.87MBJAEA-Data-Code-2016-021-appendix(CD-ROM).zip:0.45MB
日本原子力研究開発機構幌延深地層研究センターでは、平成13年3月より、北海道の幌延町において幌延深地層研究計画を進めている。本計画における堆積岩を対象とした地層科学研究では、ボーリング孔の地下水などの水質分析を実施しており、これと同時に、地下水溶存ガスの分析を実施してきた。一方、幌延地圏環境研究所では、微生物を活用した資源開発の一環として、幌延地域を含む北海道に産する石炭層の有効活用を目的とした調査研究を行っており、幌延深地層研究センターとの研究協力の一環として幌延の地下水溶存ガスの分析を実施してきた。また、電力中央研究所では、幌延深地層研究センターとの共同研究の一環として、幌延の地下水中の希ガスの分析を実施してきた。本報告書は、幌延深地層研究計画に関わる平成13年度から平成27年度までの地下水溶存ガスデータを取りまとめたデータ集である。
He and 
C dating in a granite, Tono area, central Japan長谷川 琢磨*; 中田 弘太郎*; 富岡 祐一*; 後藤 和幸*; 柏谷 公希*; 濱 克宏; 岩月 輝希; 國丸 貴紀*; 武田 匡樹
Geochimica et Cosmochimica Acta, 192, p.166 - 185, 2016/11
被引用回数：10 パーセンタイル：38.07(Geochemistry & Geophysics)岐阜県東濃地域に分布する花崗岩中の地下水について、He法およびC法を利用した年代測定を行った。6本の深度1000m級のボーリング孔を利用して合計30区間から地下水試料を採取した。地下水の流動経路に沿って、He濃度は増加し、C濃度は減少する傾向があり、両者から推定される年代値には線形相関が認められた。このような複数の指標を利用して年代測定を行うことにより、信頼性の高い年代値が取得できると考えられる。
C collected by precipitation and gas-strip methods for dating groundwater中田 弘太郎*; 長谷川 琢磨*; 岩月 輝希; 加藤 利弘
Radiocarbon, 58(3), p.491 - 503, 2016/09
被引用回数：5 パーセンタイル：21.03(Geochemistry & Geophysics)地下水のC年代測定に必要な溶存無機炭酸(DIC)の回収法(沈殿法とガス化法)の違いが、C測定値に与える影響について検証を行った。その結果、ガス化法で回収されたDICのC値は理論的に想定される値と同等の値を示した。一方で、沈殿法で回収されたDICのC値は、理論値より高い値を示し、回収処理中に現代炭素による汚染が生じることが確認された。汚染の程度は、使用した試薬の量などから算出することができた。地下水のC年代測定については、調査目的に応じてDIC回収方法を選択する必要があると考えられた。
H, CFCs, SF
トレーサーを用いた評価萩原 大樹; 岩月 輝希; 長谷川 琢磨*; 中田 弘太郎*; 富岡 祐一*
日本水文科学会誌, 45(2), p.21 - 38, 2015/07
大規模地下施設の建設・操業においては、長期間にわたる地下水の地上への排水に伴い、周辺の地下水環境が変化する可能性がある。本研究では、地下施設周辺の浅層地下水の深部への侵入を推定するための評価手法の構築を目的として、瑞浪超深地層研究所(MIU)の深度500mまでの建設期間中、地下水中の主要化学成分、安定同位体比(
D及び
O), リチウム(H)さらに浅層地下水の指標となるクロロフルオロカーボン類(CFCs)や六フッ化硫黄(SF)について、約5年間、モニタリングを継続してきた。その結果、地下施設の建設に伴う排水の影響により、深度200-400mまで浅層地下水が侵入してきており、浅層地下水の混入率はHとCFC-12濃度から最大で50%程度と見積もられた。これは、花崗岩中に深度数百m規模、排水量が数万トン/月程度の地下施設を建設し、数年間操業した場合に周辺の地下水環境に与える影響の大きさを示す事例となる。また、HとCFCsを併用した調査解析が、地下施設の建設に伴う排水による浅層地下水の地下深部への侵入を確認するための効果的な方法であることが示された。
眞田 幸尚; 石井 雅人*; 長谷川 市郎; 金澤 信之; 近澤 達哉*; 百瀬 琢麿
NEA/CSNI/R(2010)4 (Internet), p.351 - 370, 2010/11
東海再処理施設には、臨界管理の一環として、万が一の臨界事故の際に作業者の被ばくを防ぐための臨界警報装置を設置している。本論文では、高経年化対策として行った臨界警報装置の更新について述べる。
Cを用いた地下水年代評価における沈殿法とガス化法の適用限界についての検討中田 弘太郎*; 長谷川 琢磨*; 岩月 輝希; 加藤 利弘
no journal, ,
地下水の滞留時間(地下水年代)を評価するうえで、地下水に溶存する無機炭素(DIC)のC年代は有用な指標である。本研究では、地下水中のDICを回収するための2つの方法(沈殿法, ガス化法)について、NaHCO
溶液および実地下水に適用したときのC年代の値を定量的に比較した結果を示し、それぞれの適用限界について考察した。
加藤 利弘; 岩月 輝希; 宗本 隆志; 久保田 満; 林田 一貴; 中田 弘太郎*; 長谷川 琢磨*
no journal, ,
地下水の年代は、岩盤中の地下水の動きを理解する上で重要な情報である。炭素同位体による年代測定は、数万年前まで適用できるため、主に地表からの水の動きを推定する強力なツールとなる。地下水中の炭素は主に溶存無機炭素(DIC)として存在しており、従来は化学的操作により沈殿物として回収(沈殿法)した後に、高純度の固体炭素(グラファイト)を作製していた。この方法では、試料の作製に多くの操作が必要であると同時に、地下水の性状によっては沈殿物が生成しない、あるいは測定年代が著しく異なる等の問題点があった。そこで、従来法に代わる手法としてガス化回収技術に着目し、地下水試料への適用を検討した。その結果、沈殿法に較べて作業効率が向上するとともに、従来は沈殿が生成しないため年代測定が不可能であった地下水試料においても測定が可能となった。また、沈殿法に特有の年代誤差を生じる原因を明らかにし、過去に沈殿法によって得られた地下水年代の補正方法について言及した。
田中 靖治*; 野原 慎太郎*; 長谷川 琢磨*; 矢田 浩太郎*; 濱 克宏; 岩崎 理代
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価では、岩盤中の割れ目を介した物質移動特性の把握が必要である。また、これらを把握する方法の一つとしてトレーサー試験がある。しかし、試験手法や試験結果の評価手法の適用性の検討が重要な課題となっている。そこで、本論では、原位置トレーサー試験技術や割れ目調査技術を開発し、物質移動特性調査・解析技術を統合的かつ体系的に整備することを目的とし、電力中央研究所-原子力機構の共同研究で深度300mボーリング横坑にて行ったトレーサー試験について報告する。
岩月 輝希; 加藤 利弘; 中田 弘太郎*; 長谷川 琢磨*
no journal, ,
瑞浪超深地層研究所周辺の地下水環境の経時変化について理解するため、約10年間にわたって化学組成や同位体、フロン濃度のモニタリングを行った。その結果、深度200-400mの相対的に割れ目の多い花崗岩領域において、最大で50%程度の浅層地下水が浸透していることが明らかになった。一方、深度500mの割れ目の少ない花崗岩領域においては、浅層地下水の混入は認められず、水理学的な擾乱の程度は小さいと考えられた。この地下水の滞留年代は、放射性炭素濃度に基づいて18-25kaと求めることができた。
H, CFCs, SFトレーサーを用いた評価萩原 大樹; 岩月 輝希; 長谷川 琢磨*; 中田 弘太郎*; 富岡 祐一*
no journal, ,
2015年度の研究奨励賞記念講演を下記の内容で行う。大規模地下施設の建設・操業においては、長期間にわたる地下水の地上への排水に伴い、周辺の地下水環境が変化する可能性がある。本研究では、地下施設周辺の浅層地下水の深部への侵入を推定するための評価手法の構築を目的として、瑞浪超深地層研究所(MIU)の深度500mまでの建設期間中、地下水中の主要化学成分、安定同位体比(D及びO), リチウム(H)さらに浅層地下水の指標となるクロロフルオロカーボン類(CFCs)や六フッ化硫黄(SF)について、約5年間、モニタリングを継続してきた。その結果、地下施設の建設に伴う排水の影響により、深度200-400mまで浅層地下水が侵入してきており、浅層地下水の混入率はHとCFC-12濃度から最大で50%程度と見積もられた。これは、花崗岩中に深度数百m規模、排水量が数万トン/月程度の地下施設を建設し、数年間操業した場合に周辺の地下水環境に与える影響の大きさを示す事例となる。また、HとCFCsを併用した調査解析が、地下施設の建設に伴う排水による浅層地下水の地下深部への侵入を確認するための効果的な方法であることが示された。
長谷川 琢磨*; 中田 弘太郎*; 富岡 祐一*; 太田 朋子*; 濱 克宏; 岩月 輝希; 加藤 利弘*; 林田 一貴
no journal, ,
超深地層研究所計画の一環として電力中央研究所との共同研究(共同研究件名「瑞浪超深地層研究所周辺の水理・物質移動毒性評価に関する研究」)を実施している。この共同研究は、超深地層研究所計画で進めている、物質移動モデル化技術の開発の一環として実施しているものである。本報告では、地下水年代調査および評価技術の開発のこれまでの結果について報告する。
小野寺 直幸; 長谷川 雄太; 井戸村 泰宏; 朝比 祐一; 河村 拓馬; 伊奈 拓也; 下村 和也; 稲垣 厚至*; 鈴木 真一*; 平野 洪賓*; et al.
no journal, ,
デジタルツインに基づく風況予測は、都市街区内の歩行者に対する熱中症評価や微小粒子状物質の拡散予測などスマートシティ設計・運用に応用など、新たな社会基盤構築に貢献できる技術である。本ポスター発表では、都市街区内の風況デジタルツインの実現に向けた、観測とメソスケール気象データとのデータ同化に基づく風況シミュレーションについて紹介する。
小野寺 直幸; 青木 尊之*; 井戸村 泰宏; 山下 晋; 河村 拓馬; 朝比 祐一; 伊奈 拓也; 長谷川 雄太; 杉原 健太; 下川辺 隆史*; et al.
no journal, ,
エクサスケールスパコンを活用した原子力数値流体力学(CFD)解析の実現に向けて、圧力Poisson解法の混合精度演算の適用による高速化、および、GPU・CPU・ARMプロセッサ等の様々な演算機向けの最適化を実施した。原子力CFD問題であるバンドル体系に対する気液二相流体解析を実施した結果、前処理手法に単精度演算(fp32)を適用することで、倍精度と比較して75%の計算時間で解析が可能であることが確認された。マルチプラットフォーム向けの実装では、マクロを用いて並列ループを置き換えることで、ブロック構造AMR格子版のPoisson解法において、CPU・GPU上での高い演算性能と性能移植性を実現した。一方で、A64FXでの富士通コンパイラによる最適化では、GNU/Intel/NVIDIAのコンパイラと同様の最適化が行われない問題点が明らかとなった。左記の問題に対して、直交格子版JUPITERにおいて、手動での関数インライン化等の最適化を実施することで、高い演算性能を実現した。
Kr分析のためのメタン減量手法の開発と深部地下水への適用中田 弘太郎*; 長谷川 琢磨*; 太田 朋子*; Jiang, W.*; Lu, Z. T.*; 宮川 和也
no journal, ,
Krは、半減期が約23万年の大気起源の放射性同位体であり、古い地層への若い地下水の浸入を把握できる可能性があることから、放射性廃棄物の地層処分に関する地下水年代調査における有用な指標として考えられている。しかしながら、放射線計測によるKrの定量には、多量のガス試料が必要とされていた。また、海成堆積層の地下水には高濃度のメタンが含まれることが多く、大気起源であるKrの濃度は相対的に低下し、分析にはメタンを主成分とする多量のガス試料の採取が必要となる。本研究では、試料中のメタン除去によるKrの濃縮手法を開発し、アトムトラップ微量分析法を用いることで、実用的な試料量によるKrの定量を試みた。その結果、メタンを酸化除去することにより、40Lのガス試料を0.5Lに減量し、90%を超える回収率でKrを濃縮することができた。また、北海道幌延町の深部地下水試料に対して本手法を適用したところ、メタンを多く含む試料でも、Krの分析が可能となることが示された。本成果は、経済産業省資源エネルギー庁委託事業「令和3年度高レベル放射性廃棄物等の地層処分に関する技術開発事業(JPJ007597)(岩盤中地下水流動評価技術高度化開発)」の一部である。
