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Wang, Z.; 松本 俊慶; Duan, G.*; 松永 拓也*
Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 414, p.116168_1 - 116168_49, 2023/09
被引用回数：3 パーセンタイル：89.18(Engineering, Multidisciplinary)Recently, consistent meshfree particle methods have been intensively studied. It has been pointed out that numerical inaccuracy or instability could easily occur with incomplete or biased neighbor support. This study proposes a new meshfree particle method called the compact moving particle semi-implicit (CMPS) method to decrease the condition number. In the proposed CMPS, the first-order and second-order derivatives are discretized separately, enhancing the numerical stability significantly. By adopting a small dilation parameter of the compact support, the CMPS can remarkably improve accuracy and reduce computational costs. Formulations for zeroth-order, first-order, and second-order derivatives are derived, and various boundary conditions, e.g., Dirichlet and Neumann, are discussed. In order to better deal with complex free-surface flows using the CMPS, some new numerical techniques, i.e., optimized regularization and reconstructed particle shifting schemes, are also developed. Furthermore, the surface fitting method is extended to address the surface tension. A convergence study is conducted in complex geometry to verify the stability, accuracy, and efficiency of the CMPS. Then, second-order accuracy is confirmed using the Taylor-Green vortex problem. After that, numerical examples concerning various free-surface flows, including square patch, hydrostatic pressure, dam break, droplet oscillation, and droplet coalescence, are calculated to demonstrate the potential of the CMPS.
古田 琢哉; 古場 裕介*; 橋本 慎太郎; Chang, W.*; 米内 俊祐*; 松本 真之介*; 石川 諒尚*; 佐藤 達彦
Physics in Medicine & Biology, 67(14), p.145002_1 - 145002_15, 2022/07
被引用回数：2 パーセンタイル：47.19(Engineering, Biomedical)炭素線治療は従来の放射線治療よりも腫瘍部への線量集中性に関する優位性を持つが、二次的ながんの発生原因となり得る正常組織への照射を完全に無くすことは困難である。そのため、発がんリスクを照射炭素ビームの核反応によって生成される二次粒子による線量まで含めて評価するには、計算シミュレーション解析が有効となる。本研究では、PHITSコードを中核とした炭素線治療の線量再構築システムを開発した。このシステムでは、治療計画を記録したDICOMデータから自動でPHITSの入力ファイルを作成し、PHITSシミュレーションの実行によって腫瘍および周辺正常組織での線量分布を計算する。PHITSの様々な機能を利用することで、粒子毎の線量寄与や二次粒子の発生場所の特定など、詳細な解析が実施可能である。開発したシステムの妥当性は、水中での線量分布の実験結果や人体等価ファントムへの治療計画との比較により確認した。今後、本システムは量子科学技術研究開発機構において、過去の治療データを用いたシミュレーション解析による遡及的研究に利用される予定である。
Chang, W.*; 古場 裕介*; 古田 琢哉; 米内 俊祐*; 橋本 慎太郎; 松本 真之介*; 佐藤 達彦
Journal of Radiation Research (Internet), 62(5), p.846 - 855, 2021/09
被引用回数：2 パーセンタイル：26.61(Biology)炭素線治療の治療計画をモンテカルロシミュレーションによって再評価するためのツール開発の一環として二つの重要な手法を考案した。一つは治療計画装置に含まれる校正済みのCT-水阻止能表を反映しつつ、患者CT画像から物質識別を行う手法である。もう一つの手法は、粒子およびエネルギー毎に生体物質と水との阻止能比を考慮し、水等価線量を導出することを目的としたものである。これらの手法の有効性を確認するため、生体物質および水で構成される均質および不均質ファントムに対し、SOBPサイズ8cmの炭素線を400MeV/uで照射するシミュレーションをPHITSで計算し、得られた線量深さ分布を従来の治療計画装置による結果と比較した。その結果、従来の治療計画装置で採用されている生体物質を全て水に置換する手法では、異なる物質において二次粒子の発生率が一次粒子の阻止能に単純に比例するため、二次粒子による線量寄与を評価する上で不適切であることが分かった。一方、各物質の二次粒子の発生率を適切に考慮した新しい手法は炭素線治療の再評価において、重要な役割を果たすことが期待できることが分かった。
及川 健一; 鬼柳 善明*; 佐藤 博隆*; 大前 良磨*; Pham, A.*; 渡辺 賢一*; 松本 吉弘*; 篠原 武尚; 甲斐 哲也; Harjo, S.; et al.
Materials Research Proceedings, Vol.15, p.207 - 213, 2020/02
Japanese swords are very attractive not only as a work of art but also a metallurgical point of view. Since Japanese vintage swords became valuable, it is indispensable to establish non-destructive analysis method to identify some peculiar characteristics. Bragg edge imaging gives real-space distributions of bulk information in a crystalline material as well as neutron tomography. In this work, we investigated crystallographic information of a Japanese sword made by Sukemasa in Izumi province in the first quarter of the 16th century. The experiments have been performed at RADEN at J-PARC. The Sukemasa sword was measured with a counting-type 2D detector and with a CCD camera. We are now analyzing the measured 2D-transmission spectra using RITS code to obtain spatial distribution of the crystallite size, the texture variation, the d110 shift and its broadening. Complementary data analysis using white beam tomography is also on going. Detailed analysis results will be presented.
松本 和也*; 井戸村 泰宏; 伊奈 拓也*; 真弓 明恵; 山田 進
Journal of Supercomputing, 75(12), p.8115 - 8146, 2019/12
被引用回数：2 パーセンタイル：24.73(Computer Science, Hardware & Architecture)ジャイロ運動論的トロイダル5次元オイラーコードGT5Dにおける反復法線形ソルバの性能向上に向けて省通信一般化最小残差法(CA-GMRES)をCPU-GPUハイブリッドクラスタで実装した。CA-GMRESに加え、計算量を削減するために我々が提案した修正版CA-GMRES(M-CA-GMRES)の実装と評価も行った。本研究から、集団通信回数の最小化と密行列積演算による高効率演算というCA-GMRESの利点が実証された。性能評価は1ノードあたりNVIDIA Tesla P100 GPU4台を搭載したReedbush-L GPUクラスタで実施した。この結果、M-CA-GMRESによりCA-GMRES, 一般化共役残差法(GCR), GMRESに比べてそれぞれ1.09x, 1.22x, 1.50xの高速化が示された。
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：9 パーセンタイル：38.79(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。
井戸村 泰宏; 伊奈 拓也*; 真弓 明恵; 山田 進; 松本 和也*; 朝比 祐一*; 今村 俊幸*
Proceedings of 8th Workshop on Latest Advances in Scalable Algorithms for Large-Scale Systems (ScalA 2017), p.7_1 - 7_8, 2017/11
ジャイロ運動論的5次元オイラーコードGT5Dに省通信一般化最小残差(CA-GMRES)法を適用し、一般化共役残差(GCR)法を用いたオリジナルコードとの性能比較をJAEA ICEX(Haswell)、Plasma Simulator(FX100)、Oakforest-PACS(KNL)において実施した。CA-GMRES法はGCR法に比べて約3.8倍の演算密度となることから、メモリとネットワークの帯域が制限された将来のエクサスケールアーキテクチャに適合する。性能評価の結果、GCR法に比べて計算カーネルは1.47
2.39倍加速され、1,280ノード処理におけるデータ縮約通信は全体コストの513%から約1%に削減された。
Sr)
Rh
Sn
Cheung, Y. W.*; Hu, Y. J.*; Goh, S. K.*; 金子 耕士; 筒井 智嗣; Logg, P. W.*; Grosche, F. M.*; 金川 響*; 谷奥 泰明*; 今井 正樹*; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 807(3), p.032002_1 - 032002_4, 2017/04
被引用回数：5 パーセンタイル：83.59(Physics, Condensed Matter)(CaSr)RhSn is a member of the substitution series (Ca
Sr
)RhSn which has recently been argued to feature a structural quantum critical point at 
= 0.9. In the stoichiometric compound Sr
Rh
Sn, the structural transition at 
138 K has been shown to be a second-order phase transition. Moving towards xc, we examine the character of the structural transition in (CaSr)RhSn (i.e. 
= 0.5, 55 K) using electrical resistivity, heat capacity and X-ray scattering. The absence of the thermal hysteresis in specific heat around , and the continuous evolution of the superlattice reflection detected by X-ray diffraction are consistent with the scenario that the structural transition associated with a modulation vector 
= (0.5, 0.5, 0) in (CaSr)RhSn remains second-order on approaching the quantum critical point.
茶竹 俊行*; 佐崎 元*; 亀甲 龍彦*; 藤原 悟; 石川 卓哉*; 松本 治*; 森本 幸生*
Crystal Growth & Design, 10(3), p.1090 - 1095, 2010/03
被引用回数：4 パーセンタイル：48.31(Chemistry, Multidisciplinary)温度上昇により二本鎖DNAから一本鎖DNAへの転移が起こる熱的可逆過程を用いたDNA結晶化技術を提案した。DNA8量体(dCGCGCG)結晶の溶解度及びその融解点と二本鎖DNAから一本鎖DNAへの転移過程の関係を調べた結果、この転移過程が溶解度上昇を引き起こすことが明らかとなった。この温度による溶解度制御技術を用いることにより、少量のDNAから良質の単結晶が生成できることが示された。簡単に適用可能なこの方法は、高価な装置を用いることなく結晶の溶解度を制御できるという点で、従来の蒸気拡散法より優れている。
Si松田 達磨; 芳賀 芳範; 池田 修悟; Galatanu, A.; 山本 悦嗣; 宍戸 寛明*; 山田 美音子*; 山浦 淳一*; 辺土 正人*; 上床 美也*; et al.
Journal of the Physical Society of Japan, 74(5), p.1552 - 1556, 2005/05
被引用回数：24 パーセンタイル：72.16(Physics, Multidisciplinary)UCuSiは、強相関電子系における典型物質122化合物の1つである。われわれは、初めて純良単結晶育成に成功し、抵抗,磁化率,磁化,比熱測定を詳細に行った。その結果、極めて異方的な磁性を示し、さらにこれまで報告されてきた100Kにおける強磁性転移に隣接し、新たな反強磁性相とみられる相を発見した。これらの結果は、結晶の純良化によって初めて明らかになったことである。
Ni
Al
芳賀 芳範; 松田 達磨; 池田 修悟; Galatanu, A.; 松本 拓也*; 杉本 豊成*; 多田 俊治*; 野口 悟*; 大貫 惇睦
Physica B; Condensed Matter, 359-361, p.1006 - 1008, 2005/04
被引用回数：2 パーセンタイル：11.66(Physics, Condensed Matter)新しいウラン化合物UNiAlを発見し、単結晶育成に成功した。斜方晶の結晶構造を有し、ウランは結晶学的に2つのサイトを占める。磁化の異方性から、そのうち一つのサイトのウランだけが反強磁性秩序を起こし、もう一つのウランは低温まで常磁性状態にあると考えられる。
鈴木 喜雄; 松本 伸子*; 山岸 信寛*; 荒川 拓也*; 倉石 英明*
JAERI-Data/Code 2004-013, 163 Pages, 2005/02
JAERI-Data-Code-2004-013.pdf:33.81MB
日本原子力研究所計算科学技術推進センターでは、e-Japan重点計画の一つであるITBL(Information-Technology Based Laboratory)計画を推進している。ITBL計画の目的は、大学や研究機関に分散された計算機・プログラム・データ等の知的資源を共有し、研究者間の共同研究を支援するための仮想研究環境の構築である。AVS/ITBLは、このITBL環境において効率的に可視化が行えることを目指して開発している可視化ツールである。本可視化ツールは、ITBL基盤ソフトウェア上のツールとして実装しており、AVS/Expressと連携して動作する。AVS/ITBLの主な機能として、ITBL環境において遠隔地にある計算データを直接的に可視化可能なAVSクライアントによる可視化機能,Webブラウザで可視化画像を表示可能なWebクライアントによる可視化機能,複数の利用者が協調して可視化を行うことが可能な可視化コラボレーション機能、及びシコマンドラインからの実行によりバッチ的に可視化を行うことが可能なバッチ可視化機能がある。本書では、ITBL計画におけるアプリケーションの一つである数値環境システムでのこれら機能の利用手引について記述しており、操作概要について詳細に記述を行っている。
鈴木 喜雄; 松本 伸子*; 山岸 信寛*; 樋口 健二; 大谷 孝之; 永井 晴康; 寺田 宏明; 古野 朗子; 茅野 政道; 小林 卓也
Computational Science - ICCS 2003, International Conference Saint Petersburg Russian Federation, Melbourne Australia, June 2-4, 2003 Proceedings, p.120 - 129, 2003/00
e-Japan重点計画(高度情報通信ネットワーク社会の形成に関する重点計画)の一つとしてITBLプロジェクトが推進されている。本プロジェクトでは、大学や研究機関に分散された計算機・プログラム・データ等の知的資源を共有し、研究者間の共同研究を支援するための仮想研究環境ITBLを構築することを目的としている。このため、日本原子力研究所では、ハードウェアの導入・管理,基盤ソフトウェア開発,アプリケーション開発が進められている。基盤ソフトウェア開発としては、コンポーネントプログラム及びコミュニティーサービスのためのツールキット開発が行われている。また、アプリケーション開発としては、量子生命研究と環境科学研究を対象としたシステム構築が進められている。本論文では、環境科学研究において、環境動態の解明と予測を目的として構築されている数値環境システムへの基盤ソフトウェアコンポーネントツールキットの適用について述べる。コンポーネントツールキットのTask Mapping Editor(TME)機能とAVS/ITBL機能の適用により、数値環境システムでのパラメトリックスタディに対して、より効率的なジョブ実行と可視化解析が可能となることが期待される。
酸化過程のXPS解析中野 卓哉*; 富樫 秀晃*; 松本 光正*; 山本 喜久*; 鈴木 康*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆; 末光 眞希*
no journal, ,
水素終端Si(110)面の室温UV/O酸化時における酸化膜の時間発展を放射光光電子分光法によって観察し、水素終端Si(110)表面に固有の酸化機構を見いだした。HF処理により水素終端させたSi(110)面に、大気下で低圧水銀ランプによるUV光(253.7, 184.9nm)を照射して表面を酸化した。UV/O照射時間に対する酸化膜厚の時間発展はステップ的挙動を示し、そのステップ幅は約0.2nmであった。これはSi(110)面の酸化膜厚1層分(0.19nm)にほぼ等しい。(110)面内のSi原子には鎖状に密に結合するAボンドと上下のAボンド鎖を膜厚方向に疎に結合するBボンドがある。ステップ的酸化挙動は酸化歪の小さいBボンド酸化がAボンド酸化に比べて大きな反応速度を持つと考えることで理解可能である。
MnOの電荷秩序構造と磁気・誘電特性,2松本 圭祐*; 星山 卓也*; 大石 大輔*; 赤浜 裕士*; 吉井 賢資; 狩野 旬*; 花咲 徳亮*; 神戸 高志*; 池田 直*; 森 茂生*
no journal, ,
われわれのグループが発見した新規強誘電体RFe
O(R:希土類元素)の性質を詳しく調べる目的で、FeサイトをMnに置換したYbFeMnOを合成し、物性を調べた。電子線回折実験を行ったところ、x=0のYbFeOでは室温でab面内3倍周期の鉄電荷秩序構造が観測された。これはこの系の強誘電性の起源となるものである。しかし、x=0.1の試料では、長距離の鉄電荷秩序は消失し、代わりに短距離秩序を示す散漫散乱パターンが観測された。すなわち、5%のMn少量置換により、長距離秩序構造が壊されることがわかった。講演では、この系の磁気・誘電特性と局所構造の相関及び詳細について報告する予定である。
西内 満美子; 小倉 浩一; 谷本 壮*; Pirozhkov, A. S.; 榊 泰直; 福田 祐仁; 金崎 真聡; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; 匂坂 明人*; et al.
no journal, ,
原子力機構関西光科学研究所における薄膜ターゲットを用いた陽子線加速の現状を報告する。われわれは、医療応用を目指して陽子線加速実験を行っており、平成23年度、高強度短パルス高コントラストJ-KARENレーザーシステムを200TW, 40fs, 7J, 10
コントラストのモードでAl 0.8
mのターゲット上に集光し、40MeVの陽子線を得た。その際の集光強度は2
10
Wcm
と、世界でも稀有な高強度場が達成されていた。実際計測された電子温度16MeVからもその状況が確認されている。本講演ではその加速メカニズムについて紹介する。さらに、さらなる高エネルギー陽子線加速を目指した薄膜を用いた今後の実験計画についても紹介する。
西内 満美子; 榊 泰直; 匂坂 明人; 前田 祥太; Pirozhkov, A. S.; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; 小倉 浩一; 福田 祐仁; 松川 兼也*; et al.
no journal, ,
レーザー駆動型のイオン線は、その類稀な特徴より医療応用をはじめとして多くの応用の分野から着目を浴びている。その中の一つとして、既存の加速器へのインジェクターがある。重イオンを高エネルギーまで加速する加速器の小型化には、できるだけ電荷質量比(Q/M)が高く、高電流密度を持つイオン源が必要不可欠となる。一方、原子力機構関西研においては、高コントラスト超高強度短パルスレーザーJ-KARENを用いてレーザー駆動イオン加速研究を行っている。レーザー自身の高い電場強度によってプラズマ中のイオンは高いQ/Mを実現し、かつ同時に高エネルギーにまで加速することが可能である。最適化を行えば、既存の加速器のイオン源のみならず初段の線形加速器までの置き換えが可能となる。本講演では、薄膜と超高強度短パルス高コントラストレーザーとの相互作用によって、高エネルギーイオンの加速に成功したことについて報告する。
前田 祥太; 西内 満美子; 榊 泰直; 匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; 小倉 浩一; 福田 祐仁; 松川 兼也*; et al.
no journal, ,
原子力機構では、超高強度超短パルスレーザーと薄膜を相互作用させて高エネルギーイオン発生の研究を行っている。装置の巨大化を抑えつつ発生イオンを高エネルギー化するためには、照射条件を最適化しなければならない。最適化するパラメータの決定には、イオンと同時に発生する電子や中性子、X線の情報から、プラズマ中の物理現象を知る必要がある。そこで本研究では、レーザープラズマ相互作用で発生した電子の温度を精度よく測るために、1-200MeVのブロードバンドなスペクトル検出器を開発した。検出器は、永久磁石と蛍光板およびCCDカメラで構成される。本発表では、まず、兵庫県立粒子線医療センターにて行った4・9・12・15MeVの準単色電子を用いての蛍光板発光特性の調査結果を報告する。次に、粒子輸送モンテカルロ計算コード「PHITS」を用いた計算機上での模擬実験により、データ解析手法を検証したので報告する。
半田 卓也; 江沼 康弘; 大野 幸彦*; 中村 裕樹*; 坂田 展康*; 串岡 清則*; 下地 邦幸*; 井上 智之*; 松本 岩男*
no journal, ,
ポンプ主軸の回転に伴ってポンプ主軸周りの液面が変動することについて、軸回転数や液面変動対策構造をパラメータとして流動解析を行い、液面変動状況とポンプ主軸に作用する流体力への影響を確認した。
IrSnにおける相転移金子 耕士; 松田 雅昌*; 筒井 智嗣*; Goh, S. K.*; 松元 卓也*; 今井 正樹*; 吉村 一良*
no journal, ,
篭状構造をもつSrIrSnは、常圧では
=5 Kの超伝導に加え、
150 K近傍にも転移を示す。高温の転移点であるは、物理・化学的圧力の印加により急激に減少し、転移が消失する近傍で、量子臨界点を示唆する振る舞いが現れる。の転移は非磁性の構造相転移だと考えられていることから、この物質では、従来の磁気的とは異なる、非磁性起源の量子臨界点の出現が期待されている。今回、このでの転移について、X線及び中性子散乱を用いてその詳細を調べた。=(1/2, 1/2, 0)で表される逆格子点において、以下で格子系起源の超格子反射が出現することを観測した。温度変化では、反射強度が以下から連続的に成長していることに加え、ヒステリシスを示さないことを明らかにした。さらに高温からに向けて、臨界散乱的な強度の増加も見られることから、の構造相転移は2次であると結論づけられる。この結果は、加圧によって現れる量子臨界点への連続性と、矛盾しない。本発表では、上記回折実験に加え、転移近傍におけるダイナミクスの結果についても合わせて報告する。
