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論文

An Approach toward evaluation of long-term fission product distributions in the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant after the severe accident

内田 俊介; 唐澤 英年; 木野 千晶*; Pellegrini, M.*; 内藤 正則*; 逢坂 正彦

Nuclear Engineering and Design, 380, p.111256_1 - 111256_19, 2021/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

福島第一原子力発電所の廃炉措置の安全な遂行に当たっては、プラント全体にわたる燃料デブリのみでなく核分裂生成物(FP)の長期的な分布を把握することが必須である。廃炉作業は、飛散したFPによる過酷な環境下でプラントから燃料デブリを取り出し、それらを回収核原料物質あるいは最終廃棄体として安全に保管することにより収束する。事故発生後廃炉の収束までの長期間にわたるプラント内でのFP分布を求めるために、短/中/長期FP挙動解析手法を開発した。本解析手法は、プラントで測定されたデータを用いて修正され、それを踏まえて更新されたデータに基づき妥当性確認されるものである。精度が改善された評価手法は、廃炉措置の各段階におけるFP分布の評価に適用可能である。

論文

A Numerical simulation method for core internals behavior in severe accident conditions; Chemical reaction analyses in core structures by JUPITER

山下 晋; 木野 千晶*; 吉田 啓之

Proceedings of 2020 International Conference on Nuclear Engineering (ICONE 2020) (Internet), 7 Pages, 2020/08

シビアアクシデントコードの予測精度向上に資するために、制御棒でのSUS-B$$_{4}$$Cにおける共晶反応、チャンネルボックス及び燃料棒被覆管における水蒸気酸化反応モデルを開発し、JUPITERに導入した。改良されたJUPITERを用いて、既存SA解析コードでは解析できない微小スケール解析の不確かさ低減のためのSA解析コードとの連成解析フレームワークを開発した。SAMPSONの出力データを用いた燃料棒挙動の予備解析結果より、開発したモデルは安定かつ妥当な結果を得ることを確認した。

論文

原子力施設のための3次元仮想振動台システムの研究開発への取り組み

西田 明美; 鈴木 喜雄; 山田 知典; 木野 千晶; 鵜沢 憲*; 宮村 浩子; 河村 拓馬; 武宮 博; 中島 憲宏

RIST News, (54), p.33 - 37, 2013/01

原子力施設は複雑かつ巨大な構造物であり、多数の部品から成り立っている。このような複雑・巨大構造物の挙動をシミュレーションしようとするときには、解析技術だけではなく、プリポスト処理を含めた総合的なシステムとしての視点が重要となる。そこで、システム計算科学センターでは、構造部品を部品単位で認識し、必要な解析のためのデータを組み上げていく組立構造解析アプローチを提案し、原子力施設のような複雑・巨大構造物の挙動解析のためのフレームワークを試作した。これまでに、原子力機構大洗研究開発センターにある高温工学試験研究炉の建屋や機器のデータを用いた数値実験を行い、原子力施設全体での大規模地震応答シミュレーションが可能であることを実証した。本稿では、3次元仮想振動台システムのフレームワーク、システムの核となる組立構造解析アプローチ、結果評価のための可視化技術、および、3次元仮想振動台システムの適用研究として2011年より着手した地震リスク評価への試みについて述べる。

論文

Immersed boundary法を用いた流れ方向強制振動円柱周辺の流動解析

木野 千晶; 渡辺 正*; 西田 明美; 武宮 博

日本機械学会論文集,B, 78(796), p.2113 - 2126, 2012/12

流力振動現象のメカニズムに関する科学的知見を得るため、強制振動下における円柱周辺の流動解析を実施した。流体・構造連成手法としてはimmersed boundary法を用い、計算条件として換算流速において0から10の範囲を設定した。本解析を通じて、第一励振域においては、円柱後方に高圧領域が接触することから円柱に負の抗力が発生する瞬間が生じ、この負の抗力が流れ方向振動の励振力になることを示した。また、第二励振域においては時間平均された揚力が0に一致しない円柱振動条件が存在し、この現象が流れ垂直方向振動の励振力になることを示した。

論文

Application integration control system for multi-scale and multi-physics simulation

木野 千晶; 立川 崇之; 手島 直哉; Kim, G.; 鈴木 喜雄; 新谷 文将; 西田 明美; 武宮 博

Proceedings of Joint International Conference of 7th Supercomputing in Nuclear Application and 3rd Monte Carlo (SNA + MC 2010) (USB Flash Drive), 4 Pages, 2010/10

フォールトトレラント機能を備えた新しいアプリケーション統合のための制御システムを開発した。本システムはアプリケーションを一つのジョブ実行と複数のファイル転送によって構成されるタスクとして取り扱う。本システムではフォールトトレラント機能を備えたジョブ実行APIを用いることで、投入されたジョブが何らかのトラブルで正常に実行されない場合は新しい計算機を指定し、必要なファイルを転送し、再度ジョブが投入される。これらのプロセスはXML形式で記述された定義ファイルによって制御される。複数のアプリケーションを連携させた流体・構造連成シミュレーションに本システムを適用し、システムの有用性を確認した。

論文

原子力グリッド基盤AEGISの研究開発

鈴木 喜雄; 立川 崇之; Kim, G.; 木野 千晶; 宮村 浩子; 手島 直哉; 林 幸子*; 青柳 哲雄; 武宮 博; 中島 憲宏

計算工学講演会論文集, 15(2), p.1051 - 1054, 2010/05

われわれは、原子力研究のための計算基盤を構築するために、原子力グリッド基盤AEGISの研究開発を進めてきた。本研究開発では、スパコンやデータベース等をネットワーク接続した仮想研究環境の構築を目的とした国家プロジェクトITBL(Information Technology Based Laboratory)において研究開発したITBL基盤ソフトウェアの知見と技術を発展させ、安全性と利便性の向上に取り組んだ。安全性については、個人認証とマシン認証による認証機構の二重化を行った。利便性については、利用者端末からグリッドの機能を利用可能とするアプリケーションプログラムインタフェースを開発した。これらの研究開発により、われわれは、原子力施設全体規模の3次元振動シミュレーション,原子力施設の地震耐力予測シミュレータなどの原子力研究に貢献した。

論文

グリッド上における統合シミュレーションの連携実行フレームワーク

立川 崇之; 中島 康平*; Kim, G.; 木野 千晶; 手島 直哉; 鈴木 喜雄; 武宮 博

FUJITSUファミリ会論文集(インターネット), 19 Pages, 2010/03

分散配置された計算機上に実装されたプログラムを協調動作させることにより、原子力プラントの耐力シミュレーションや核融合プラズマの制御シミュレーションなど、大規模かつ複雑な統合シミュレーションを可能とする枠組みについて紹介する。シミュレーション技術の進展に伴い多様なシミュレーション手法を統合することで、より精緻なシミュレーションが実行可能となってきている。しかしながら、個々のシミュレーション手法を実装したコードを組合せ、実行制御しながら動作させることは、科学者にとって大きな負担となっている。われわれは統合シミュレーションにおける個々の要素プログラムの実行パターンが、ワークフロー型,パイプライン型などに分類できることに着目し、それらのパターンを設定ファイルに記述するだけで要素プログラムを連携動作可能とする機能を実現することで、既存コードを大幅に修正することなく連携動作可能とする枠組みを開発した。

論文

物理的意味の認識を可能とするデータ解析システムのための科学概念語彙モデルの提案

木野 千晶; 鈴木 喜雄; 宮村 浩子; 武宮 博; 中島 憲宏

日本計算工学会論文集(インターネット), 2009(22), 12 Pages, 2009/11

本論文ではシステムによる物理的・工学的意味情報を汎用的に処理するための科学概念語彙(Scientific Concept Vocabulary : SCV)情報モデルを提案した。本モデルは物理的・工学的意味をシステムが数値的に扱えるようにするため、その意味を表現する具体的な実体データを付して記述することができる。よって、その物理的・工学的意味に即して規定された実体データを用いて、新たな物理的・工学的意味(実体データ)を生成することが可能となる。この新たに生成された物理的・工学的意味(実体データ)もまた科学概念語彙情報モデルの枠組みの中で記述されることで、その生成された意味を再利用し、さらに新たな物理的・工学的意味(実体データ)を生成することも可能とする。この科学概念語彙情報モデルを用いることで、システムにおける認識能力の実現を試みる。

論文

Design of scientific concept vocabulary for annotation method of visualization system

木野 千晶; 鈴木 喜雄; 武宮 博

Proceedings of Asia Simulation Conference 2009 (JSST 2009) (CD-ROM), 7 Pages, 2009/10

認識能力を備えたデータ解析システムを実現するために科学概念語彙モデル(SCV: Scientific Concept Vocabulary)を提案している。SCVは物理的・工学的な意味情報を数値的に扱うための情報モデルである。SCVではすべての物理的意味情報には数値データとその数値データを生成するためのアルゴリズムが対応付けられており、データ解析システムはこの語彙によって記述されたデータ解析プロセスの物理的意味を数値的に認識することができる。本論文ではこれまで提案してきた、科学概念語彙モデルから科学的知見の記述を可能とする新しい情報記述モデルである知見フレームを拡張し、従来以上に詳細かつ多様な科学的知見情報が記述できることを示した。さらに、提案手法を可視化システムに適用し、可視化結果に物理的意味情報をアノテーションすることで、効率的・効果的な数値シミュレーションのデータ解析が可能であることを示した。以上より、本提案モデルが工学的に有用性の高いものであることが示された。

論文

Application of laser-accelerated protons to the demonstration of DNA double-strand breaks in human cancer cells

余語 覚文; 佐藤 克俊; 錦野 将元; 森 道昭; 手島 昭樹*; 沼崎 穂高*; 村上 昌雄*; 出水 祐介*; 赤城 卓*; 永山 伸一*; et al.

Applied Physics Letters, 94(18), p.181502_1 - 181502_3, 2009/05

 被引用回数:95 パーセンタイル:94.5(Physics, Applied)

We report the demonstrated irradiation effect of laser-accelerated protons on human cancer cells. ${it In-vitro}$ (living) A549 cells are irradiated with quasi-monoenergetic proton bunches of 0.8-2.4 MeV with a single bunch duration of 15 ns. Irradiation with the proton dose of 20 Gy results in a distinct formation of $$gamma$$-H2AX foci as an indicator of DNA double-strand breaks generated in the cancer cells. This is a pioneering result in view of future investigations on the radiobiological effects of laser-driven ion beams. Unique high-current and short-bunch features make laser-driven proton bunches an excitation source for time-resolved determination of radical yields.

論文

Development of cognitive methodology based data analysis system

木野 千晶; 鈴木 喜雄; 櫛田 慶幸; 西田 明美; 林 幸子; 中島 憲宏

High Performance Computing on Vector Systems 2008, p.89 - 97, 2009/00

大規模・複雑データ解析は原子力分野においては重要な課題である。そのため、大規模・複雑データ解析をサポートするため、認識能力を備えたデータ解析システム(CDAS)を開発している。本研究では、データ解析に必要な情報概念として、解析対象,評価指標,判断基準を見いだし、その概念構造の分析を行った。それらの情報をシステムが具体的に扱うための情報科学技術を提案した。また、1TBに達する大規模構造解析データに適用し、その有用性を確認した。

論文

A Large scale simulation for impact and blast loading issues

中島 憲宏; 新谷 文将; 西田 明美; 鈴木 喜雄; 井田 真人; 山田 知典; 櫛田 慶幸; Kim, G.; 木野 千晶; 武宮 博

Proceedings of International Symposium on Structures under Earthquake, Impact, and Blast Loading 2008, p.119 - 123, 2008/10

日本は第4のエネルギー消費国といわれているが、その消費資源である石油や天然ガスといった化石燃料資源はほとんど保有しておらず、それらの消費量の多くは輸入に依存しているために、安定したエネルギー供給が一つの問題になっている。一方、温室効果ガス制限のために、省エネルギー化の推進は、重要課題となっている。このような背景において、1966年に始まった日本の商業原子力発電は、今日ではそのエネルギー供給が日本の電気の消費量の約3割を占めるに至っている。日本の土地柄、地震対策は、社会基盤の運用上重要な課題である。その対策確保のために、計算科学的アプローチだけでなく、さまざまなアプローチにより多くの社会基盤の耐震性を検証してきている。本論では、地震対策のための計算科学的アプローチの一つとして、FIESTA(組立構造物のための有限要素解析)による大規模なシミュレーション技術を提案する。本論では、原子力分野で検討すべき衝撃荷重の事例を紹介するとともに、そのシミュレーション課題を議論する。

論文

認識能力を備えたデータ解析システムの概念設計; 有限要素法を用いた耐震解析への適用

木野 千晶; 鈴木 喜雄; 西田 明美; 櫛田 慶幸; 林 幸子; 中島 憲宏

日本計算工学会論文集(インターネット), 2008(18), 8 Pages, 2008/07

データ解析プロセスにおいて研究者の見落としを低減し、データ全体を隅々まで検証することを可能とするために、人間の認識能力の一部を情報科学技術により代用した「 認識能力を備えたデータ解析システム」Cognitive methodology based Data Analysis System(CDAS)の概念設計を行った。本研究ではまず数値シミュレーションにおけるデータ解析プロセスを体系的に検討し、妥当性評価のためのVV機能,有意味性評価のためのDD機能、加えてVV機能・DD機能から得られた情報を統合・解釈するためのSynthesis機能を備える必要があること、データ解析に用いる工学情報として設計情報・解析条件・結果データに対応する必要があること、評価・判断のための階層構造に対応する必要があることを見いだした。次にVV機能及びDD機能は分散処理システムとし、Synthesis機能と併せたシステム構成図を設計し、評価・判断機能として必要な情報を「観点」概念により構築する妥当性・有意味性の判断システム、及び解釈機能として科学的知見を数値化し解釈ルールを構築する手法を提案した。さらに、CDASを有限要素法による構造解析の結果データに適用することでその実現可能性を確認した。

論文

Research and development of fusion grid infrastructure based on Atomic Energy Grid InfraStructure (AEGIS)

鈴木 喜雄; 中島 康平; 櫛田 慶幸; 木野 千晶; 青柳 哲雄; 中島 憲宏; 射場 克幸*; 林 伸彦; 小関 隆久; 戸塚 俊之; et al.

Fusion Engineering and Design, 83(2-3), p.511 - 515, 2008/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:25.63(Nuclear Science & Technology)

那珂核融合研究所と核融合科学研究所との共同研究により、システム計算科学センターでは、原子力グリッド基盤(AEGIS)をもとに、核融合研究の実験や解析のための統合フレームワークの確立を目指している。AEGISは、遠隔地の研究者が、インターネットを介して効率的,協調的に研究開発を実施可能とする基盤を提供することを目的にシステム計算科学センターにおいて開発が進められている。統合フレームワークの構築を目指し、われわれは、AEGISを既存の3つのシステム: 実験システム,遠隔データ収集システム,統合解析システムに適用している。実験システムに対しては、JT-60を用いた安全な遠隔実験システムを達成している。遠隔データ収集システムに対しては、LHDのデータ収集・管理システム(LABCOMシステム)とJT-60のデータシステムから得られる実験データを透過的に扱えるシステム構築を進めている。統合解析システムは、異なる研究機関にまたがって異機種計算機環境で実行可能なシステムへと拡張されている。

口頭

原子炉大規模数値解析におけるデータ考察システムの開発

木野 千晶; 鈴木 喜雄; 櫛田 慶幸; 阿久津 拓; 木村 英雄; 中島 憲宏

no journal, , 

本研究では膨大なデータを統合的かつ効率的に解析することを目的としたデータ解析システム: Cerebral Data Analysis Systemを開発した。現在の研究・開発では解析すべきデータ量が増加しており、従来の手法を用いるだけでは人間の認識能力によってデータのすべてを検査することが困難になった。Cerebral Data Analysis Systemとはそのような大規模データを汎用的に扱うことのできる高速データ処理システムである。

口頭

原子力プラントの3次元仮想振動台のための大規模可視化

鈴木 喜雄; 木野 千晶; 櫛田 慶幸; 中島 憲宏

no journal, , 

日本原子力研究開発機構システム計算科学センターでは、原子力研究に必要となる統合可視化環境の構築を目指し、(1)高速化,(2)遠隔制御,(3)具現化,(4)抽象表現という4つのテーマを掲げて研究開発を進めてきた。特に、高速化では、分散並列環境で行われた大規模シミュレーションが出力するデータを可視化するために可視化処理の並列分散化を実現した。また、具現化では、シミュレーション結果を分析・評価するため、確認処理と検証処理をニューラルネットワークを用いて実施し、解析結果を可視化することで分析・評価できるシステムを実現した。これら可視化システムを当センターで実施している原子力プラントの3次元仮想振動台の研究に適用した成果について、日本原子力学会企画セッションにおいて講演する。

口頭

Computational science and engineering for simulation and data processing in nuclear science and engineering

平山 俊雄; 中島 憲宏; 鈴木 喜雄; 木野 千晶; 阿久津 拓; 手島 直哉; 中島 康平

no journal, , 

原子力分野の研究開発を計算機を用いて推進するためや、理論研究や実験による研究開発を計算機により支援するためには、高度な計算機科学技術や計算科学技術が不可欠である。2007年度の展示では、計算機科学技術としてグリッドコンピューティング技術としてAEGISを、可視化技術としては並列可視化技術(PST)を、データ解析技術としてCDASを、発表する。計算科学技術としては、3次元仮想振動台技術としてFIESTAを、材料物性技術としては脆化シミュレーションを、バイオインフォマティクスとしてBAAQを発表する。また、科学技術振興機構の受託研究である日仏交流による行列計算の研究成果を発表する。

口頭

Cognitive methodology based data analysis system for large scale data

木野 千晶; 櫛田 慶幸; 鈴木 喜雄; 中島 憲宏

no journal, , 

大規模データを効率的かつ総合的に解析することで研究者の労力を低減しうるシステムとしてCognitive methodology based Data Analysis System(CDAS)を開発した。データ解析においてはデータの妥当性を評価し、科学的見地より有意味なデータであることを判断することは重要である。従来、これらの解析処理は研究者自身によって行われてきた。しかしながら、データ量の大規模化に伴い、それらの解析処理を人間によって実施することは困難となってきている。CDASの基本概念はデータの妥当性評価及び有意味性発見機能を計算機技術によって行うことである。本研究ではこのシステムを3次元仮想振動台によって得られた大規模データ(1TB)に適応し、そのデータの詳細な解析に成功した。

口頭

Recent progress in X-ray laser research in JAEA

河内 哲哉; 岸本 牧; 加道 雅孝; 田中 桃子; 長谷川 登; 越智 義浩; 錦野 将元; 石野 雅彦; 今園 孝志; 國枝 雄一; et al.

no journal, , 

原子力機構では、波長13.9nmのニッケル様銀レーザーを用いて、物質科学,高密度プラズマ診断,X線によるアブレーション物理,シングルショットホログラフィー、そして原子分子物理等への応用研究の展開を図っている。また、0.1Hzで動作する高繰返しドライバーレーザーの導入により、多数のショットを必要とする応用研究への展開も可能となっており、その利用を目的としたX線干渉計用ビームラインを建設している。X線レーザーの短波長化に関しては、最近、レーザー加速により加速された電子と種光を衝突させることで短波長コヒーレント光が発生することの原理実証に成功した。また、インコヒーレントX線励起による水の窓領域のX線レーザーの発生方法についても理論シミュレーションによる研究を行っている。本招待講演ではこれらの最新の研究成果について報告する。

口頭

認識能力を備えたデータ解析システムの概念設計

木野 千晶; 鈴木 喜雄; 西田 明美; 櫛田 慶幸; 林 幸子; 中島 憲宏

no journal, , 

原子力分野において、大規模・複雑な数値シミュレーションのデータ解析は大きな課題である。この課題を克服するために認識能力を備えたデータ解析システム"Cognitive methodology based Data Analysis System (CDAS)"を提案する。今回、このシステムを1TB以上に達する大規模仮想振動台のシミュレーション結果データに適用し、その解析に成功した。

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