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坂佐井 馨; 佐藤 節夫*; 瀬谷 智洋*; 中村 龍也; 藤 健太郎; 山岸 秀志*; 曽山 和彦; 山崎 大; 丸山 龍治; 奥 隆之; et al.
Quantum Beam Science (Internet), 1(2), p.10_1 - 10_35, 2017/09
J-PARC物質・生命科学実験施設では、中性子検出器、スーパーミラーや
Heスピンフィルターなどの光学機器、及びチョッパー等の中性子デバイスが開発され、据え付けられている。また、計算環境として機器制御、データ取得、データ解析、及びデータベースの4つのコンポーネントが整備されている。また、物質・生命科学実験施設では実験に使用される様々な試料環境が利用可能である。本論文では、これらの現状について報告する。
中谷 健; 稲村 泰弘; 伊藤 崇芳*; 森山 健太郎*
Proceedings of 11th New Opportunities for Better User Group Software (NOBUGS 2016) (Internet), p.76 - 79, 2016/10
J-PARC・MLFの共用ビームラインでは利用者が多種多様な実験を行い、巨大なデータが創出されている。これらの実験の効率的な実施には、ユーザーフレンドリーかつ自動測定可能な制御ソフトウェアが必要である。我々はこの目的のためにMLF標準装置制御ソフトウェアフレームワークIROHA2を開発した。IROHA2は4つのコアソフトウェアコンポーネント(デバイス制御、装置管理、シーケンス管理、統合制御)から成り、それぞれがWebユーザーインターフェースを備えている。発表ではIROHA2を用いた次世代マルチプラットフォーム実験制御環境についての報告を行う。また、J-PARC施設外からのMLFへのアクセス環境実現のためのIROHA2とMLFの各種システム(試料管理、機器管理、実験データベース、実験ステータス、統合認証)との連携機能についても発表を行う。
森山 伸一; 池田 佳隆; 関 正美; 坂本 慶司; 春日井 敦; 高橋 幸司; 梶原 健*; 諫山 明彦; 鈴木 隆博; 福田 武司*; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 79(9), p.935 - 944, 2003/09
局所電流駆動によってプラズマ中の磁気的揺動を抑えたり、電流分布を最適に制御することは、より高いプラズマ性能を得るための鍵である。JT-60Uでは電子サイクロトロン加熱装置を用いて加熱及び局所電流駆動の実験を行っている。新型アンテナはポロイダル方向に加えてトロイダル方向にもビームをスキャンできる機能を実現するため、2つの角度可変反射鏡を用いる設計とした。ポロイダルスキャンにより加熱,電流駆動の位置を変化させることができる。この機能を用い、新古典テアリングモード(NTM)の位置を検出し、入射角度をフィードバック制御して揺動を抑制することに成功した。一方トロイダルスキャンは、局所的な逆電流駆動や電流を駆動しない加熱を可能にした。高周波を発振する電子管では、高周波吸収体を内蔵することで寄生発振を抑制して長パルス化が可能になり、2.8MW3.6秒間(約10MJ)という世界最高の入射エネルギーを得た。また、電子管のアノード電圧を高速でON/OFFする技術を用いて従来困難であった入射パワーの変調を可能にし、プラズマの熱パルス伝搬を調べる実験を行うことができた。
諫山 明彦; 長崎 百伸*; 井手 俊介; 福田 武司*; 鈴木 隆博; 関 正美; 森山 伸一; 池田 佳隆; JT-60チーム
AIP Conference Proceedings 694, p.321 - 324, 2003/00
高ベータトカマクプラズマにおいては自発電流により新古典テアリングモード(NTM)が発生する可能性がある。NTMは閉じ込め性能を劣化させるので、電子サイクロトロン(EC)加熱/電流駆動により安定化することを考えている。JT-60Uでは、電子温度揺動分布から磁気島中心を実時間で検出しEC電流駆動を行うシステムを開発し、高ベータ領域(
, 
)における新古典テアリングモードを完全に安定化し、ベータ値や閉じ込め改善度を上昇させることに成功した。また,ECをNTM発生前に入射(「早期EC入射」と呼ぶ)したときのNTMの揺動レベル及び成長速度を調べた。その結果、早期EC入射によりNTMの揺動レベルや成長速度が抑えられることが明らかになった。
飛田 健次; 西谷 健夫; 原野 英樹*; 谷 啓二; 磯部 光孝*; 藤田 隆明; 草間 義紀; G.A.Wurden*; 白井 浩; 及川 聡洋; et al.
Fusion Energy 1996, Vol.1, p.497 - 505, 1997/00
核融合反応で生成した1MeVトリトンの燃焼率と中性粒子入射イオンの核融合反応を利用して、高エネルギーイオンの輸送と損失を調べた。通常の磁気シアと比べ、負磁気シアの配位では、トリトン燃焼率が低く(粒子損失がないと仮定した計算の10-60%)、高エネルギーイオンの閉じ込め特性が劣ることを実験で示した。軌道追跡モンテカルロコードを使った解析により、粒子損失の原因はリップル統計拡散と衝突リップル拡散であることを明らかにした。これらの結果は、負磁気シアの炉心プラズマを構想する際に、
粒子を含めた高エネルギーイオンの損失に留意しなければならないことを示している。また、ITER相当の上下非対称リップルを持つプラズマにおいて高エネルギーイオンの損失を調べた。実験の結果、この上下非対称性は粒子損失に影響を与えないことがわかった。
佐々木 祐二; 佐伯 盛久; 須郷 由美; 森田 泰治; 大橋 朗*; 折山 剛*; 池田 泰久*; Ali, M.*
no journal, ,
イミノビスジアルキルアセトアミド(IDAA)がTc(VII)やRe(VII)の錯形成剤として開発された。この中で、長いアルキル基を持つMIDOA(メチルイミノビスジオクチルアセトアミド)はドデカンに可溶であり、抽出剤として利用された。薄い硝酸溶液からPd, Tc, Re分配比は100を超えたが、酸濃度増加とともに分配比は減少した。MIDOAのメチル基のない化合物である、IDOA(イミノビスジオクチルアセトアミド)も同様に高いTc, Pd分配比があることを確認した。水溶性のIDAAである、MIDEA(メチルイミノビスジエチルアセトアミド)も開発され、Pdのマスキング剤として有効であることを確認した。
中谷 健; 稲村 泰弘; 大友 季哉*; 森山 健太郎
no journal, ,
J-PARC/MLFの中性子実験装置は大面積かつ高解像度の検出器システムと多種多様な試料環境デバイスを装備している。年間のべ約1万人と予想されるユーザーがMLFに持ち込む試料は実験装置が備える試料環境デバイスやユーザーが持ち込む試料環境デバイスによりさまざまな測定条件下で大強度パルス中性子を照射され測定される。この測定により巨大なデータが短時間に生成される。測定されたデータはオンサイトやユーザーの所属機関で多次元データ解析を施される。こういった多数のユーザー,多数のデータを取り扱うには柔軟性の高いデータ管理システムが必須である。本発表ではデータ管理システムのプロトタイプ、特に遠隔地からのアクセス及びデータバックアップの開発状況について詳細に述べる。
森山 和広*; 村木 啓太*; 岸本 雅彦*; 阿部 浩之; 原木 岳史*; 内田 裕久*
no journal, ,
水素吸蔵合金の材料表面改質の手法として、電子線照射をとりあげ、電子線の照射雰囲気がMmNi
系水素吸蔵合金の電気化学的水素吸収放出特性に及ぼす影響について調べた。それぞれの照射雰囲気(大気,真空中,Heガス雰囲気中)と水素吸収速度の関係を比較すると、未照射サンプルと比べ大気中照射、真空中照射の順で水素吸収速度が向上した。しかし、He雰囲気中照射では水素吸収速度が、未照射と比べ変化が見られなかった。照射サンプル表面層のXPS分析を行った結果、大気中と真空中照射サンプルではLaとCeの酸化物が表面層にランダムに形成されており、これら酸化物層が水素吸収速度に寄与している可能性が示唆された。
中谷 健; 森山 健太郎; 稲村 泰弘; 伊藤 崇芳*; 鈴木 次郎*; 大友 季哉*
no journal, ,
J-PARC/MLFには計20台の中性子・ミュオン実験装置が現在稼働中である。これらの装置を使って多くの実験者が多種多様の実験を行い、巨大なデータを生み出している。MLF計算環境はこれらの実験において非常に重要な役割を担っている。ここ2年間、われわれは外部アクセス,自動測定,過渡現象測定,データ収集,データ解析について開発を進めてきた。外部アクセス開発では、Webによる実験状況の監視とデータベースによる遠隔データ解析・可視化環境を構築した。自動測定開発においては、Experiment Schedulerを用いた自動測定機能、その測定条件と取得データの自動データベース化を行い、効率的なデータ解析を可能にした。過渡現象測定開発では汎用信号イベントデータ化ボードを導入し、測定条件を動的に変化させつつ測定可能なシステムを構築した。データ収集ソフトウェア開発では64bit化を行い、データ解析ソフトウェアについては入出力を10倍以上高速化した。
阿部 浩之; 森山 和広*; 徳平 真之介*; 内田 裕久*; 大島 武
no journal, ,
イオン照射によって材料表面改質させることで、水素吸蔵能の向上を図った。本研究では、水素吸蔵能として初期水素吸蔵反応速度に着目し、単色プロトンビーム照射と多段のエネルギーでプロトン照射した場合について比較した。サンプルは実用材料(MHバッテリーの負極材)等に利用されているミッシュメタルを用い、プロトンのエネルギーは30, 100, 350keVとした。その結果、単色プロトンビームを5.0
10
cm
照射した場合、未照射に比べ2
4倍の初期水素吸蔵反応速度の向上が見られた。さらに、30, 100, 350keVプロトンビームを単色ビームとトータルドーズを合わせ(それぞれ、2.010, 1.510, 1.510cm)て多段照射した場合、単色エネルギー照射に比べ2倍程度吸蔵速度が向上することが見いだされた。このことから、単色エネルギーによる特定深部への高濃度欠陥導入より、多段エネルギーを用いた表面からある程度の厚さを持った欠陥層を形成する方が初期水素吸蔵反応速度の向上に有効であることが示唆された。
中谷 健; 稲村 泰弘; 森山 健太郎; 大友 季哉*; 伊藤 崇芳*
no journal, ,
J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)は2008年から中性子利用実験を開始しほぼ5年になる。MLFのデータ集積・制御を司るソフトウェアフレームワーク(IROHA)は各装置間で共通的に使用されることを念頭に開発され、MLF稼働当初から利用されてきた。しかしながら、利用開始から5年が経過し、実際の利用形態を考慮した改良の必要性が生じてきた。また、2年後にはMLFのビームパワーが1MWに増強される予定であり、より一層効率的な実験のニーズが高まると予想される。よって、我々は平成25年度大幅なIROHAのアップグレードを実施することとした。合わせて、1MWの利用実験においては、利用者はこれまで以上に多種多様な測定条件の下で大量の中性子散乱データを取得することが予想される。現在我々はこのようなデータを効率的に管理することができるデータベースシステム(MLF実験データベース)を開発中である。このMLF実験データベースは将来外部アクセスのフロントエンドになることが予定されている。
森山 健太郎; 中谷 健
no journal, ,
J-PARC/MLFは大強度中性子ビームを供給する実験施設であり、多様な研究目的に対応するために複数の中性子実験装置が稼働している。これらの実験装置には大面積検出器システムや様々な試料環境装置が備えられ、多様な条件下での測定が大強度ビームによって短時間のうちに大量に実施さるため、生成されるデータ総量は年間でペタバイトオーダーに達する見込みである。したがって大量の実験データを適切に管理し、効率的なデータ利用の機会を研究者に提供することを目的として、我々はMLF実験データベースと呼ばれる統合的なデータ管理システムの開発を進めている。本システムでは、実験メタデータのような半構造的でフレキシブルなデータに適した商用のXMLデータベース管理システムを利用している。測定Rawデータのカタログ化をリアルタイムで実施し、実験メタデータや実験課題、試料やユーザー等の情報との関連付けを行うことが可能である。また、測定Rawデータのストレージへの転送やバックアップ、アーカイブなどを行い一元的な管理が可能である。システムが提供するWebポータルを通して実験データの閲覧、検索やダウンロードと定型的なデータ解析処理が可能である。
中谷 健; 稲村 泰弘; 森山 健太郎
no journal, ,
J-PARC, MLFの標準実験装置制御ソフトウェアフレームワーク(IROHA2)は、機器の個別制御および監視を行うデバイス制御サーバー、装置構成や測定の管理および認証を行う装置管理サーバー、自動測定を行うシーケンス管理サーバー、装置全体を統括し状態監視を行う統合制御サーバー、といった機能ごとに分かれた複数のソフトウェアコンポーネントから構成されている。今年度IROHA2をいくつかの装置に導入し、実際の装置での運用を開始している。装置への導入にあたって新しいデバイス制御モジュールの開発も進み、現在50種類近いデバイスへの対応を実現しようとしている。また、平成27年度は高度化の一環としてユーザーインターフェースの改良や外部システム(MLF統合認証システム、MLF連携データベース)との情報連携も開始される予定である。本報告ではIROHA2の現状と高度化の状況について示す。
中谷 健; 高橋 竜太*; 森山 健太郎*
no journal, ,
J-PARC・MLFでは装置制御ソフトウェアフレームワークIROHA2を用いて実験制御を行っている。平成28年度、MLFの実験装置で共通に利用されている7TマグネットおよびNb高温炉をIROHA2で制御可能にする開発を行った。MLF共通試料環境機器の一つである7Tマグネットは超伝導電磁石を用いて試料に強磁場を印可する機器である。7Tマグネットは電磁石に電流を印可する電源、マグネットを冷却する冷凍機、試料を冷却する温度制御器、ヘリウムの液面を監視する液面計および試料回転機構から構成されている。Nb高温炉は試料を電熱により加熱する機器である。Nb高温炉の監視はプログラマブルロジックコントローラーおよびレコーダーからステータス情報を読み出すことにより行う。我々は、これらの機器をIROHA2デバイス制御サーバーにより制御可能にするデバイスモジュールの開発を行った。本開発により、IROHA2を使用している実験装置では、7TマグネットおよびNb高温炉を実験装置制御系に簡便に組み込み、データ収集システムと連動した測定を実施することが可能になった。
中谷 健; 稲村 泰弘; 森山 健太郎*
no journal, ,
装置制御ソフトウェアフレームワークIROHA2はJ-PARC, MLFの共用ビームラインのいくつかに導入され、実運用されている。IROHA2ではデバイス制御, 装置管理, シーケンス管理, 統合制御といったサーバーが連携して実験機能を提供しており、各サーバーはWebブラウザ上で操作可能である。IROHA2は2016年からの開発により、(1)デバイス制御サーバーの実時間データ処理インターフェース、(2)シーケンス管理サーバーの自動測定スクリプトWebインターフェース改良、(3)実験ステータスのインターネットからの監視、を実装しようとしている。(1)により、DAQミドルウェアが採用するのと同じ分散メッセージングミドルウェアを用いて、ファイルを介さずにリアルタイムにデータを処理することが可能になる。(2)では、従来装置制御のみであったシーケンス管理サーバーによる自動測定について制御と解析を組み合わせた自動実験を可能にする。(3)では、統合制御サーバーが生成する実験ステータスについて、MLF統合認証システムによる権限管理下でインターネットからのアクセスを可能にする。本発表では、これらの新しい機能の実装状況と今後の展開について示す。
中谷 健; 稲村 泰弘; 森山 健太郎*
no journal, ,
大強度陽子加速器施設(J-PARC)物質・生命科学実験施設(MLF)のような大型実験施設の実験装置は多くの研究者(ユーザー)の多種多様な実験を遂行できなければならない。このため、MLFでは中性子実験のための検出器、光学機器、計算環境、試料環境が開発、運用されている。計算環境においては、ユーザーの実験制御のために共通の装置制御ソフトウェアフレームワーク「IROHA2」を開発し、実験装置に導入している。本発表では、J-PARC MLFで計画している大強度ビーム運転に備えてIROHA2に実装された、柔軟な自動測定ユーザーインターフェース機能、外部ユーザー持込機器の実験装置制御系への簡便な組込機能、実時間データ処理機能について詳細を示す。
中谷 健; 稲村 泰弘; 伊藤 崇芳*; 岡崎 伸生*; 森山 健太郎*; 笠井 聡*; 瀬谷 智洋*; 安 芳次*; 大下 英敏*; 大友 季哉*
no journal, ,
J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)では、MLFで 開発した新測定法により生み出されるデータを高速・最大限に活用するためのMLF先進計算環境を整備中である。今年度の整備ではMLFの各ビームラインのデータ収集システム(DAQシステム)により取得される実験データのJ-PARC研究棟サーバー室ストレージ(共通ストレージ)への高速転送・記録を実現する。本整備の主要項目は以下の3点である。(1)ビームラインネットワーク: 各ビームラインキャビンへ10Gbps光ファイバーを敷設し、末端に専用ネットワークスイッチを配置、DAQシステムと共通ストレージを高速に接続する。(2)ファイル共有システム: 専用装置を導入し、共通ストレージに対して高速でかつ並行ファイルアクセスを実現する。これにより、各ビームラインの計算機は、ローカルディスクと同等に共通ストレージを取り扱うことが可能となる。(3)監視システム: 機器の通信状況をリアルタイムに可視化し、ビームライン毎の通信独立性と情報セキュリティ監視を行う。また、障害時の警告等を保存及び表示する仕組みを備える。本発表では整備の詳細と2019年度以降の展開予定について報告する。
中谷 健; 稲村 泰弘; 森山 健太郎*
no journal, ,
J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)では、最先端量子ビーム測定手法と数理科学の融合による中性子マテリアルズインフォマティクスの実現のためMLF先進計算環境(MLF-ACE)を整備中である。R1-2年度においてMLF-ACEとMLF実験ホールのいくつかの装置のデータ収集システムを接続し、データ収集システムが取得したデータをリアルタイムにMLF-ACEストレージに保存可能にするシステムを構築した。MLFのデータ収集システムは基本的には標準化されているが、データ共有は各実験装置の状況に合わせたシステムが構築されている。MLF-ACEとの接続においてはその状況に合わせたネットワーク構成、DAQコンポーネント配置を検討し、システムを構築を行った。
長谷美 宏幸; 中谷 健*; 稲村 泰弘; 森山 健太郎*
no journal, ,
IROHA2はJ-PARC MLFに設置された中性子実験装置の制御や自動測定を行うためのソフトウェアフレームワークである。IROHA2は、機器制御を実施するデバイス制御サーバーおよび機器構成や実験装置の測定を管理する装置管理サーバー,自動測定を可能にするシーケンス管理サーバー,実験装置の測定状態やデバイスステータスを統合的に管理する統合制御サーバーから構成され、ユーザーはWebブラウザからこれらを操作することが可能である。最近の改善・改良点として、ソースコードのPython3対応やサーバー間のライブラリの共通化があげられる。これにより、メンテナンス性の向上や開発の効率化につながり、ユーザーにとっても最新の実行環境でセキュアな実験を実施することが可能になった。新しい機能としては、(1)実験課題・持ち込み試料データベースとの連携機能、(2)モニタリングデバイスカテゴリの追加、(3)コミュニケーションツールSlackとの連携機能がある。(1)は測定時に生成される測定情報と連携データベースが保存しているユーザー持ち込み試料の情報を紐づける機能であり、これにより測定情報の効率的な利用が可能になる。(2)は機器構成カテゴリにa.監視および制御対象とする機器、b.監視および制御を行わない機器に加えて、c.監視のみを行う機器を追加したもので、機器の状態変化に柔軟に対応することが可能になった。(3)はデバイスの状態や測定の状況、自動測定の進行状況などの情報を実験課題毎に立ち上げたSlackのチャンネルに投稿する機能であり、ユーザーはMLFのネットワーク外からも実験の進捗を監視することが可能になる。本発表ではこれらの機能の状況および今後の展開(デバイスステータス可視化機能の開発、ドキュメントのHTML化、IROHA2ポータルサイトの開設など)について紹介する。
