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大塚 悠介*; 金澤 直也*; 平山 元昭*; 松井 彬*; 野本 拓也*; 有田 亮太郎*; 中島 多朗*; 花島 隆泰*; Ukleev, V.*; 青木 裕之; et al.
Science Advances (Internet), 7(47), p.eabj0498_1 - eabj0498_9, 2021/11
被引用回数：7 パーセンタイル：40.96(Multidisciplinary Sciences)FeSi is a nonmagnetic narrow-gap insulator, exhibiting peculiar charge and spin dynamics beyond a simple band structure picture. Those unusual features have been attracting renewed attention from topological aspects. Although the surface conduction was demonstrated according to size-dependent resistivity in bulk crystals, its topological characteristics and consequent electromagnetic responses remain elusive. Here, we demonstrate an inherent surface ferromagnetic-metal state of FeSi thin films and its strong spin-orbit coupling (SOC) properties through multiple characterizations of two-dimensional conductance, magnetization, and spintronic functionality. Terminated covalent bonding orbitals constitute the polar surface state with momentum-dependent spin textures due to Rashba-type spin splitting, as corroborated by unidirectional magnetoresistance measurements and first-principles calculations. As a consequence of the spin-momentum locking, nonequilibrium spin accumulation causes magnetization switching. These surface properties are closely related to the Zak phase of the bulk band topology. Our findings propose another route to explore noble metal-free materials for SOC-based spin manipulation.
押川 巧*; 船越 義彦*; 今岡 宏志*; 吉川 耕平*; 真有 康孝*; 井口 将秀; 櫻井 武尊; 中平 昌隆; 小泉 徳潔; 中嶋 秀夫
Proceedings of 19th International Forgemasters Meeting (IFM 2014), p.254 - 259, 2014/09
ITERは核融合発電を検証するために建設が進められている実験炉である。日本が調達責任を有しているトロイダル磁場コイル(TFC)は、高さ約17m、幅約9mのD型形状の溶接鋼構造体であり、重要なITER構成部品の一つである。ITERの運転温度である4Kにおいて、TFCの超伝導部に生じる電磁力を支えるためにTFC容器は強化型オーステナイト系ステンレス鋼を使用する。また、高剛性を実現するために600mmを超える板厚を有し、かつ複雑な三次元形状を呈している部材もある。鍛造後の機械加工量を最小化するために、最終形状に極力近づけた仕上げ形状に鍛造する必要がある。しかし、このような鍛造プロセスを適用して極厚複雑形状部材を製造した実績はないため、二種類の極厚複雑形状材料の実規模試作を行い、自由鍛造による製造プロセスの検証、超音波探傷試験,冶金試験,常温及び4Kでの機械特性試験を実施した。その結果、自由鍛造プロセスを用いた鍛造によって最終形状に近い鍛造仕上げ形状を実現できること、及びこれらの材料がITER要求値を上回る材料特性を有していることを確認した。
Sn超伝導素線の量産と品質管理名原 啓博; 布谷 嘉彦; 礒野 高明; 濱田 一弥; 宇野 康弘; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 都竹 星志*; 田川 浩平*; 宮下 克己*; et al.
低温工学, 47(3), p.140 - 146, 2012/03
日本はITER TFコイル用超伝導導体の25%を調達する。この導体に使用するNbSn超伝導素線の全長は約23,000kmにも及び、これまでにない規模の大量生産であるため、品質管理が非常に重要となる。統計的プロセス管理により製作の均一性を逐次チェックすることで量産における素線性能のバラつきを抑え、また原子力機構で素線性能のダブルチェックを実施するなど、厳格な品質管理を行っている。超伝導素線は2008年から2社で製作しており、両社とも素線性能の安定した製作が実現され、また量産を経て製作の歩留まり改善にも成功している。2011年10月の時点で既に日本分担分の約72%を製作しており、今後も引き続き、品質を確保しながら調達を進めて行く。
Kim, G.; 中島 康平*; 手島 直哉*; 立川 崇之; 鈴木 喜雄; 武宮 博
Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 2, p.634 - 638, 2011/10
原子力機構では、地震時における原子力発電施設の健全性に関する確認手法の高度化を目指し、原子力プラント耐震性評価用三次元仮想振動台の構築を実施している。数千部品からなる原子力発電施設全体を対象とした解析は、膨大な計算を要することから単一の計算機では困難である。本課題を解決するための一つの手段として、グリッド上の複数の計算機を連携させて計算を実施することを提案する。その際、連携する複数の計算機上でジョブの投入,ジョブ間ファイル転送,ジョブ再実行などといったプロセスを何度も行う必要がある。従来の仮想振動台ではこれらのプロセスが自動化されていなかったため研究者が手動でやらなければならず大きな手間になっていた。本研究では、これらのプロセスの自動化を実現するために、統合シミュレーションフレームワークの機能に取り組んだ。また、その機能を利用して開発したグリッド対応三次元仮想振動台アプリケーションを用いて高温工学実験研究炉を対象にした施設全体規模の弾性解析を実施し、一週間に及ぶ自動長時間計算に成功した。本実施により、プロセス自動化の有効性を確認することができた。
Kim, G.; 中島 康平*; 手島 直哉; 立川 崇之; 鈴木 喜雄; 武宮 博
Proceedings of Joint International Conference of 7th Supercomputing in Nuclear Application and 3rd Monte Carlo (SNA + MC 2010) (USB Flash Drive), 5 Pages, 2010/10
原子力機構では原子力グリッド基盤(AEGIS)上で原子力発電施設の経年化・健全性確認への貢献、運転状態の科学的認知支援を目指し、原子力プラント耐震性評価用三次元仮想振動台の構築を実施している。数千部品からなる原子力発電施設の全容解析のためにはグリッド上の複数の計算機を跨いだ数週間に及ぶ長時間計算を実施する必要がある。また、実施の間複数ジョブの投入,ジョブ間ファイル転送,ジョブ再実行などといったプロセスを何度も行う必要がある。従来の仮想振動台ではこれらのプロセスが自動化されていなかったため研究者が手動でやらなければならなく大きな手間になっていた。本研究では、これらのプロセスを自動化させた三次元仮想振動台用グリッドアプリケーションを開発した。自動化を実現するためには原子力機構で開発した総合シミュレーションフレームワークの機能を取り組んだ。そして、開発したアプリケーションを用いて高温工学実験炉を対象にした全容解析を実施し、研究者の関与を必要としない高利便性の実行環境で一週間ほどの長時間計算に成功した。本実施により、プロセス自動化の有効性を確認することができた。
立川 崇之; 中島 康平*; Kim, G.; 手島 直哉; 鈴木 喜雄; 武宮 博
High Performance Computing on Vector Systems 2010, p.107 - 120, 2010/09
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。そして、核融合プラズマのシミュレーションに適用し、開発した枠組みが想定したシナリオ通りにシミュレーションを連携実行させることができることを示した。
立川 崇之; 中島 康平*; 手島 直哉; Kim, G.; 鈴木 喜雄; 武宮 博; 林 伸彦; 射場 克幸*
Proceedings of 3rd International Joint Conference on Computational Sciences and Optimization (CSO 2010), p.322 - 326, 2010/05
We have developed the Simple Orchestration Application Framework (SOAF) on a grid infrastructure to control cooperative and multiple execution of simulation codes on remote computers from a client PC. SOAF enables researchers to generate a scenario of their executions by only describing a configuration file which includes the information of execution codes and file flows among them. SOAF does not need substantial modification of the simulation codes. We have applied SOAF to the "Burning Plasma Integrated Code" which consists of various plasma simulation codes which exist on distributed heterogeneous computers located in different sites. We succeeded in cooperative and concurrent execution of four plasma simulation codes without substantial modification.
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。
宮村 浩子; 中島 康平*; 鈴木 喜雄; 林 幸子; 武宮 博; 中島 憲宏
全NEC C&Cシステムユーザー会平成21年度論文集(CD-ROM), 12 Pages, 2010/02
数値シミュレーションによって得られたデータを調査するシステムを開発したので、本論文で発表する。近年、高性能コンピュータが広く普及したことにより、数値シミュレーションによって得られるデータは大規模かつ複雑なものとなっている。このような大規模かつ複雑なデータは対話的に可視化することが困難であることから、その結果を評価することが難しい。そこでわれわれは並列分散環境で得られた大規模時系列データを評価するためのデータ調査システムを開発した。このシステムは、大局的かつ局所的なスケールでデータを可視化し調査することを実現している。
中島 康平; 鈴木 喜雄; 手島 直哉; 杉本 振一郎*; 吉村 忍*; 中島 憲宏
全NEC C&Cシステムユーザー会平成20年度論文集(CD-ROM), 13 Pages, 2009/02
グリッドコンピューティング環境を利用するために用意されている多くのツールは、グリッドに配置されている各種計算機やジョブの管理・設定等を、計算機に直接アクセスせずに行えるように工夫がされている。しかしながら、これらのツールの使い方などはどれもグリッド基盤に特有のものであり、利用者はツールの利用方法を習得しなければならない。これは簡単なジョブを行うユーザも同様であるため、こうしたツールがあっても、グリッドの利用は敷居の高いものというイメージが持たれていたものと考えられる。そこで、ジョブの設定・実行などの定義を作成するツールの機能を、ジョブスクリプトジェネレータAPIとして実装し、ユーザアプリケーション内でこれらの設定を簡単に行えるようにした。本論文では、本APIの概要と、実際のアプリケーションへの適応について述べる。
鈴木 喜雄; 櫛田 慶幸; 手島 直哉; 中島 康平; 西田 明美; 中島 憲宏
High Performance Computing on Vector Systems 2008, p.65 - 77, 2009/00
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、計算科学研究のための基盤構築に向け、1995年以来グリッドコンピューティングの研究開発を実施している。それらの一つがITBL基盤ソフトウェアの研究開発である。ITBLは、e-Japan戦略のもと実施されたe-Japan重点計画の一つとして実施された国家プロジェクトである。ITBL基盤ソフトウェアの技術を継承することにより、原子力研究のための知的基盤の構築を目指し、原子力グリッド基盤AEGISの研究開発を実施している。ここで、計算科学の進展とAEGIS環境の拡大を目指し、さまざまな分野にて国際協力を実施している。このため、AEGISと他のグリッドミドルウェアの相互接続環境を構築するためのシステムを構築した。
鈴木 喜雄; 西田 明美; 新谷 文将; 櫛田 慶幸; 阿久津 拓; 手島 直哉; 中島 康平; 近藤 誠; 林 幸子; 青柳 哲雄; et al.
Journal of Power and Energy Systems (Internet), 3(1), p.60 - 71, 2009/00
原子力機構システム計算科学センターでは、原子力プラントの全容解析のための大規模シミュレーション技術の研究開発を実施している。特に、原子力プラントの震動応答解析のため、スーパーコンピュータを複数台接続した環境での3次元仮想振動台の構築を進めている。原子力プラントの全容シミュレーションでは、大規模なデータを処理することが課題となる。この課題克服のため、われわれは、シミュレーションのフレームワークとコンピュータのプラットフォームを提案し、構築した。コンピュータプラットフォームでは、グリッドコンピューティング基盤ITBL-IS及びAEGISにより、大規模な原子力プラントの全容シミュレーションを可能とした。また、本プラットフォームをベースとしたシミュレーションフレームワークでは、原子力施設HTTRの圧力容器と冷却システムに対する線形弾性解析に成功した。
中島 憲宏; 新谷 文将; 鈴木 喜雄; 西田 明美; 松原 仁; 中島 康平
第27回日本シミュレーション学会大会発表論文集, p.511 - 514, 2008/06
本論は、原子力発電プラントなどの原子力施設の状態を振動工学や構造力学の観点でシミュレーションする3次元仮想振動台が出力するテラバイトを超える量のシミュレーション結果を評価する作業過程を効率的に支援するために、データ分析・監視支援機能を提案する。ここでは有限要素解析結果を例にとり、分析対象となる要素とその近傍における要素間の相互関係と要素全体との関係を確認しながら評価する手段を、マルチ画面管制技術により提案する。その実現環境は、シミュレーションとの連係や大規模可視化システムが不可欠なため、グリッド・コンピューティング環境AEGIS(atomic energy grid infrastructure)で実現する。
鈴木 喜雄; 中島 憲宏; 新谷 文将; 羽間 収; 西田 明美; 櫛田 慶幸; 阿久津 拓; 手島 直哉; 中島 康平; 近藤 誠; et al.
Proceedings of 16th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-16) (CD-ROM), 9 Pages, 2008/05
Center for computational science and e-systems of Japan Atomic Energy Agency is carrying out R&D in the area of extra large-scale simulation technologies for solving nuclear plant structures in its entirety. Specifically, we focus on establishing a virtual plant vibration simulator on inter-connected supercomputers intended for seismic response analysis of a whole nuclear plant. The simulation of the whole plant is a very difficult task because an extremely large dataset must be processed. To overcome this difficulty, we have proposed and implemented a necessary simulation framework and computing platform. The simulation framework based on the computing platform has been applied to a linear elastic analysis of the reactor pressure vessel and cooling systems of a nuclear research facility, the HTTR. The simulation framework opens a possibility of new simulation technologies for building a whole virtual nuclear plant in computers for virtual experiments.
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：23.55(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。
原田 晃男; 佐藤 忠*; 中島 邦久; 小室 雄一; 白石 浩二*; 服部 隆充; 生田 優子; 谷内 茂康; 櫛田 浩平
JAERI-Review 2005-026, 55 Pages, 2005/09
JAERI-Review-2005-026.pdf:1.95MB
本報は、国家試験として実施されている核燃料取扱主任者試験問題(第37回、2005年)の解答例集である。その一部については、簡単な解説または参考文献を付記した。
谷内 茂康; 中村 仁一; 天谷 政樹; 中島 邦久; 小室 雄一; 中島 勝昭*; 小林 泰彦; 佐藤 忠*; 須賀 新一*; 野口 宏; et al.
JAERI-Review 2004-020, 61 Pages, 2004/09
JAERI-Review-2004-020.pdf:1.85MB
本報は、国家試験として実施されている核燃料取扱主任者試験問題(第36回、2004年)の解答例集である。その一部については、簡単な解説または参考文献を付記した。
2003年谷内 茂康; 佐藤 忠; 須賀 新一*; 小室 雄一; 内田 正明; 中島 邦久; 中村 仁一; 雨澤 博男; 大村 英昭*; 湊 和生; et al.
JAERI-Review 2003-025, 162 Pages, 2003/09
JAERI-Review-2003-025.pdf:5.96MB
国家資格試験として実施されている核燃料取扱主任者試験問題(第31回35回,19992003年)の解答例集である。解答例によって、簡単な解説あるいは参考文献を付記した。
鈴木 喜雄; 松本 伸子; 中島 康平; 谷 正之; 中島 憲宏
no journal, ,
システム計算科学センター高度計算機技術開発室では、ITBLプロジェクトにおけるミドルウェアの研究開発を推進している。ミドルウェアの一機能として、可視化機能の研究開発を推進しており、遠隔地に散在した複数のスーパーコンピュータを用いて行われるシミュレーションから出力されるデータを簡単・高速・高汎用に可視化することを目指している。そのため、科学技術分野で広く利用されている可視化ソフトウェアをベースに、(1)遠隔地のデータを手元の可視化サーバーから直接読み込む機能、(2)可視化サーバーが行う可視化処理をWebブラウザで操作する機能、(3)可視化処理を並列に行う機能などを実現している。本発表では、これら機能の実現方式や原子力耐震シミュレーションへの適用例などについて報告する。
鈴木 喜雄; 櫛田 慶幸; 山岸 信寛; 南 貴博; 松本 伸子; 中島 康平; 西田 明美; 松原 仁; Tian, R.; 羽間 収; et al.
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、原子力グリッド基盤(AEGIS: Atomic Energy Grid InfraStructure)の研究開発を推進している。本研究開発の目的は、原子力研究の基盤となるグリッド環境の構築である。本研究開発の主なターゲットの一つとして、原子力プラントのための3次元仮想振動台の構築がある。ここでは、原子力プラントの機器,建屋,基礎,地盤の連成を考慮した数値解析による実条件・実環境下での原子力プラントまるごとシミュレーションを目標としている。本講演では、AEGISの前身にあたるグリッド基盤技術及び本技術の3次元仮想振動台のプロトタイプへの適用について述べる。
