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論文

JAEA activities related to the use of computer programs and databases in the nuclear field

鈴木 喜雄; 大谷 孝之; 坂本 健作; 高倉 正博*; 桑原 康弘*

Proceedings of Joint International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications + Monte Carlo 2020 (SNA + MC 2020), p.287 - 294, 2020/10

日本原子力研究開発機構(JAEA)システム計算科学センター(CCSE)高性能計算技術利用推進室では、JAEAでの研究開発成果の普及と研究開発効率の向上に向け、JAEAで開発されたコンピュータープログラム(CP)とデータベース(DB)の管理を担当している。これらCPおよびDBの情報は、我々が開発したPROgram and DAta base retrieval System (PRODAS)(https://prodas.jaea.go.jp)を利用して検索することができる。また、日本では、OECD NEAデータバンク(NEADB),米国の放射線安全情報計算センター(RSICC)、および国際原子力機関(IAEA)が保有する原子力分野のCPおよびDBを取得できる。本論文では、JAEA内で開発されたCPとDBの所蔵と配布の最近の状況と、国際的に原子力分野のCPとDBを入手・提供するためのフレームワークを紹介する。

論文

Development of inter-digital H-mode drift-tube linac prototype with alternative phase focusing for a muon linac in the J-PARC muon g-2/EDM experiment

中沢 雄河*; 飯沼 裕美*; 岩田 佳之*; 岩下 芳久*; 大谷 将士*; 河村 成肇*; 三部 勉*; 山崎 高幸*; 吉田 光宏*; 北村 遼; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 1350, p.012054_1 - 012054_7, 2019/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:100

J-PARC E34実験用の交差櫛形Hモードドリフトチューブリニアック(IH-DTL)を開発している。このIH-DTLはミューオンを0.34MeVから4.5MeVまで加速周波数324MHzで加速する。さらに、交換収束法を用いるため、横方向の収束が電場のみでなされ、磁場収束に比べて収束力が弱い。そのため、入射マッチングが重要になる。そのためプロトタイプを製作し、ビーム特性を検証する計画である。この論文では、IH-DTLプロトタイプのためのチューナーやカップラーの開発、特に低電力測定結果について述べる。

論文

Negative muonium ion production with a C12A7 electride film

大谷 将士*; 深尾 祥紀*; 二ツ川 健太*; 河村 成肇*; 的場 史郎*; 三部 勉*; 三宅 康宏*; 下村 浩一郎*; 山崎 高幸*; 長谷川 和男; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 1350, p.012067_1 - 012067_6, 2019/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:100

負ミューオニウムはそのユニークな性質から様々な科学の分野で応用される可能性がある。1980年代に真空中で初めて生成されて以来、仕事関数の低い物質を用いて負ミューオニウム生成効率を高めることが議論されてきた。アルミナセメントの構成物質であるC12A7は良く知られた絶縁体であるが、電子をドープすることで導体として振舞うことが近年発見された。このC12A7エレクトライドは2.9eVという比較的低い仕事関数を持ち、負イオン生成効率を示すと期待されている。本論文では、従来用いていたアルミニウム、C12A7エレクトライド、さらにステンレスターゲット用いた負ミューオニウムイオン生成効率の比較について述べる。測定された生成率は10$$^{-3}$$/sであり、現状セットアップではエレクトライドにおいても大きな生成率向上は確認されず、表面状態をより注意深く整える必要であることが推定される。また、生成された負ミューオニウムの平均エネルギーに材質依存はなく、0.2$$pm$$0.1keVであった。

論文

Beam commissioning of muon beamline using negative hydrogen ions generated by ultraviolet light

中沢 雄河*; Bae, S.*; Choi, H.*; Choi, S.*; 飯嶋 徹*; 飯沼 裕美*; 河村 成肇*; 北村 遼; Kim, B.*; Ko, H. S.*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 937, p.164 - 167, 2019/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:56.06(Instruments & Instrumentation)

再加速された熱ミューオンビームを用いたミューオンの異常磁気モーメント及び電気双極子モーメント精密測定実験用のミューオンリニアックを開発中である。このリニアックのためのUV光駆動の負水素イオン源を開発した。ミューオン加速実験の前にこのイオン源を用いたビームラインの調整を行った。加速ミューオンの分別に必要な偏向電磁石の磁場強度を負水素ビームを用いて確認することができた。このイオン源はミューオンビームラインのコミッショニングに広く用いることができる。

論文

Prototype of an Inter-digital H-mode Drift-Tube Linac for muon linac

中沢 雄河*; 飯沼 裕美*; 岩田 佳之*; 岩下 芳久*; 大谷 将士*; 河村 成肇*; 三部 勉*; 山崎 高幸*; 吉田 光宏*; 北村 遼*; et al.

Proceedings of 29th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2018) (Internet), p.180 - 183, 2019/01

BNL-E821実験において、ミューオンの異常磁気能率(g-2)の実験値は素粒子標準理論の予想値から3.7$$sigma$$の乖離を示しており、標準理論を超えた物理が期待されている。より高精度な測定のためにJ-PARCミューオンg-2/EDM実験では先行実験とは異なる手法での実験を計画している。超低速ミューオンを線形加速器により212MeVまで再加速することで低エミッタンスのミューオンビームを実現し、先行実験における系統誤差を減らして世界最高精度0.1ppmを目指している。実験の核となるミューオン線形加速器の技術開発として、APF方式を用いたIH-DTLの開発を進めている。本講演では、設計の手順と製造過程の報告、さらに基本性能の試験の結果について述べる。

論文

First muon acceleration using a radio-frequency accelerator

Bae, S.*; Choi, H.*; Choi, S.*; 深尾 祥紀*; 二ツ川 健太*; 長谷川 和男; 飯嶋 徹*; 飯沼 裕美*; 石田 勝彦*; 河村 成肇*; et al.

Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 21(5), p.050101_1 - 050101_6, 2018/05

 被引用回数:9 パーセンタイル:14.11(Physics, Nuclear)

ミューオンがRF加速器によって初めて加速された。正ミューオンと電子の束縛状態である負ミューオニウムをアルミ標的中での電子獲得反応によって生成し、静電加速器により初期加速する。それを高周波四重極加速空洞(RFQ)によって89keVまで加速した。加速された負ミューオニウムは、偏向電磁石による運動量の測定と飛行時間により同定された。このコンパクトなミューオン加速器は、素粒子物理や物性物理などのミューオン加速器の様々な応用への第一歩である。

報告書

平成17年度シミュレーション工学研究実績評価報告

大谷 孝之; 佐々 成正; 清水 大志; 鈴木 喜雄

JAEA-Review 2007-009, 36 Pages, 2007/03

JAEA-Review-2007-009.pdf:2.74MB

システム計算科学センターにおいては、「独立行政法人日本原子力研究開発機構の中期目標を達成するための計画(中期計画)」に基づき、シミュレーション工学研究に関する研究開発を実施している。この研究開発の効率的・効果的推進に資することを目的として、機構外の有識者・専門家による研究評価及び示唆を受けるため、機構の原子力コード研究委員会の下に原子力計算科学研究評価専門部会が設置された。本報告は、平成17年度にシステム計算科学センターにおいて実施されたシミュレーション工学研究の実績を原子力計算科学研究評価専門部会が評価した結果をとりまとめたものである。

論文

仮想研究環境ITBL基盤ソフトの応用事例

樋口 健二; 大谷 孝之; 長谷川 幸弘*; 鈴木 喜雄; 山岸 信寛*; 木村 和幸*; 前迫 浩*; 福田 正大; 矢川 元基

計算工学講演会論文集, 8(2), p.797 - 800, 2003/05

平成13年度に開発したITBL基盤ソフト$$alpha$$版を用いて、航研及び理研との接続実験を行い、二種類のスーパーコンピュータ(スパコン)による熱伝導計算と流体計算の連成計算を実現した。実験は、平成15年2月17日に日本科学未来館で行われた「第3回ITBLシンポジウム」において公開された。その内容は、航研のユーザが自サイトから原研のスパコン(ITBL計算機: Fujitsu PRIMEPOWER)にジョブを投入し熱伝導計算を開始後、理研のスパコンNEC SX-6iに流体計算をspawn(以上、連成計算)、さらに毎時間ステップごとに二つの解析結果を合成し、端末に実時間表示するというものである。この実験で実証された技術は、いずれもグリッド・コンピューティングに不可欠なものであり、ITBL基盤ソフトのような実用のミドルウェアにおいて機能実証され、しかもネットワークとスパコンに関わる実運用システム上で動作確認されたことは、世界で初めてのことである。この実験成功により日本のグリッド研究は大きな一歩を踏み出したと言える。

論文

Development of multiple job execution and visualization system on ITBL system infrastructure software and its utilization for parametric studies in environmental modeling

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。

論文

${it Ab initio}$ study of hydrogen hydrate clathrates for hydrogen storage within the ITBL environment

Sluiter, M. H. F.*; Belosludov, R. V.*; Jain, A.*; Belosludov, V. R.*; 安達 斉*; 川添 良幸*; 樋口 健二; 大谷 孝之

Lecture Notes in Computer Science 2858, p.330 - 341, 2003/00

「水素分子が氷に大量に吸蔵されメタンと同様のクラスレートを形成する可能性がある」という実験的報告がある。構造はメタン吸蔵クラスレートと同様であり、水素ガスの500倍もの濃度で吸蔵がなされるという。ところが、実験的にはX線や中性子線を使っても水素分子の吸蔵位置や結合状況の詳細を決定できていなかった。われわれは、この結果に興味を持ち、その構造と物性の詳細を第一原理シミュレーション計算によって研究することにした。しかしながら、その計算には大規模な計算能力が不可欠である。このため、原研が開発しているITBL基盤技術を活用することによって複数台のスーパーコンピュータを連携し、大規模な第一原理計算を実現した。

論文

Grid computing supporting system on ITBL project

樋口 健二; 今村 俊幸*; 鈴木 喜雄; 清水 大志; 町田 昌彦; 大谷 孝之; 長谷川 幸弘*; 山岸 信寛*; 木村 和幸*; 青柳 哲雄; et al.

Lecture Notes in Computer Science 2858, p.245 - 257, 2003/00

日本国内の研究機関共同によるグリッド・プロジェクトのためのミドルウェアのプロトタイプが開発された。このミドルウェアには、仮想研究室の構築に不可欠のいくつかのキーテクノロジが実装され、実際に運用されている計算機・ネットワーク・システム上でその技術検証がなされた。また、いくつかの科学技術計算の応用プログラムが当該ミドルウェア上で既に稼働している。これら一連の結果は、日本のサイエンス・グリッドの分野にとって大きな進歩である。

論文

Development of a virtual research environment in ITBL project

樋口 健二; 大谷 孝之; 長谷川 幸弘*; 鈴木 喜雄; 山岸 信寛*; 木村 和幸*; 青柳 哲雄; 中島 憲宏; 福田 正大; 今村 俊幸*; et al.

Proceedings of International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications (SNA 2003) (CD-ROM), 11 Pages, 2003/00

文科省傘下の6研究機関によって推進されているITBLプロジェクトにおいてグリッド研究の応用実験が行われた。仮想研究室の構築に不可欠ないくつかの要素技術がITBLミドルウェアに実装され、実用性の観点から検証された。セキュリティ,コンポーネント・プログラミング,協調的可視化といったこれらの要素技術が成功裡に実装されたことは日本のグリッド研究における重要な進歩と考えられる。

論文

異機種計算機間MPI通信ライブラリStampiによるVPNを介したSCoreクラスタシステム間通信性能評価

辻田 祐一; 山岸 信寛*; 木村 和幸*; 大谷 孝之; 鶴岡 信彦*; 藤田 直行*

情報処理学会研究報告2002-HPC-92, p.7 - 12, 2002/10

PCクラスタにおける並列処理を支援する目的で開発されたSCoreは、利用者からはPCクラスタ内の各ホストを意識させないシステムとして作られており、SCoreが稼働しているクラスタは一つの計算機のように扱える。SCoreにおけるMPI通信ライブラリとしてMPICH-SCoreがあるが、クラスタ間通信を含む異機種計算機間ではMPI通信が出来ない。本研究では、このSCoreに、異機種計算機間MPI通信ライブラリStampiを移植し、クラスタ間の通信を可能にした。さらにStampiによるクラスタ間の通信性能の評価を行なった。

論文

GeoFEMを例とした研究コミュニティー形成のためのソフトウェア開発

南 一生*; 大谷 孝之; 神保 昇*; 坂根 一彰*

日本機械学会第15回計算力学講演会講演論文集(02-02), p.89 - 90, 2002/00

文部科学省科学技術振興調整費「高精度の地球変動予測のための並列ソフトウェア開発に関する研究」において、固体地球シミュレーションのための並列プラットフォームとしてGeoFEMが開発されている。平成13年度GeoFEMコードに関連して、日本原子力研究所において「GeoFEMを例とした研究コミュニティー形成のためのソフトウェア開発」が実施された。本開発は、GeoFEMを例とした、入力データ作成から実行(並列実行も含む),後処理,ソース解析,ガイダンス情報提供を含む並列数値計算統合システムの開発である。また本開発ではXML技術を開発の中心に採用し、数値計算統合システムにおけるXML技術利用のひな形となっている。本報告では、ネットワーク上の並列計算の実用システムに対する取り組みほか、上記開発で得られた成果を報告する。

論文

Parallel real-time visualization system for large-scale simulation; Application to WSPEEDI

村松 一弘; 大谷 孝之; 北端 秀行; 松本 秀樹*; 武井 利文*; 土肥 俊*

Proceedings of 4th International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications (SNA 2000) (CD-ROM), 10 Pages, 2000/09

並列計算機上で動作する、大規模シミュレーションのための実時間可視化システムを開発してきた。本システムは、PATRASに名付けられ、構造格子にも非構造格子にも適用することができる。それゆえ、流体解析や有限要素法を用いた構造解析の実時間可視化が可能である。ここで実時間可視化とは、計算の実行途中でその計算結果を可視化するトラッキングと、計算の途中で解析や可視化のためのパラメータを変更するステアリングを意味する。またGUIはJavaアプレットで構築されているため、インターネット環境下での利用が可能である。本システムの適用事例として、緊急時における放射能放出源推定システムWSPEEDIへの適用が取り上げられる。

論文

Theoretical and experimental study of resonant $$3d$$ X-ray photoemission and resonant $$L_{3}M_{45}M_{45}$$ Auger transition of PdO

魚住 孝幸*; 岡根 哲夫; 吉井 賢資; 佐々木 貞吉; 小谷 章夫*

Journal of the Physical Society of Japan, 69(4), p.1226 - 1233, 2000/04

 被引用回数:8 パーセンタイル:45.62(Physics, Multidisciplinary)

4d遷移金属化合物PdOの3d準位のX線光電子スペクトル,L$$_{3}$$吸収端での共鳴3d X線光電子スペクトル,共鳴L$$_{3}$$M$$_{45}$$M$$_{45}$$ オージェスペクトルを測定し、不純物アンダーソンモデルによって解析した。実験とスペクトル解析の結果、4d-2p電荷移動エネルギー,4d電子相関エネルギー等の大きさを定量的に定めた。PdOのエネルギーギャップについては、4d-2p軌道混成の効果が重要であることを明らかにし、PdOが絶縁体としてはモット・ハバード型と電荷移動型の中間的性質を有することを明らかにした。

報告書

実時間可視化システムのためのボリュームレンダリング・モジュールの開発

大谷 孝之; 村松 一弘

JAERI-Data/Code 2000-021, p.26 - 0, 2000/03

JAERI-Data-Code-2000-021.pdf:1.55MB

ボリュームレンダリングは、3次元の解析空間における物理量の分布について物理量の境界面のみならず内部の情報構造も透かして観ることのできる可視化手法である。そのため科学技術計算における計算結果データの解析等の際には非常に有用な可視化機能であるが、反面、ほかの可視化に比べて計算時間が膨大になるという短所をもつ。本報告では、並列計算機上での流体解析のための実時間可視化システムの機能の一つとして開発したボリュームレンダリングモジュールについて記述する。このモジュールは構造格子を用いて計算された結果を直接可視化できる。また、発見的な手法を用いることでレンダリングの一部を高速化している。さらに、並列処理によるボリュームレンダリングの高速化についても考察する。

報告書

並列計算機上での流体解析のための実時間可視化システムの開発

村松 一弘; 大谷 孝之; 松本 秀樹*; 武井 利文*; 土肥 俊*

JAERI-Data/Code 98-014, 35 Pages, 1998/03

JAERI-Data-Code-98-014.pdf:1.83MB

並列計算機サーバ上での流体解析の結果を、ネットワークで接続されたクライアント上で解析と同時に可視化するとともに、解析及び可視化のための種々のパラメータをクライアントのGUI(Graphical User Interface)で制御する実時間可視化システムを開発した。本システムでは、並列計算機上で流体解析から画像データ生成までの過程を並列処理することにより高速化するとともに、サーバからクライアントへの画像データ転送に画像圧縮技術を用いることにより、ネットワークの負荷を軽減している。可視化処理の並列化は、Owner Computational Ruleに基づいている。またクライアント側はOS非依存の実現方式として、Javaアプレットを利用している。これによりWebブラウザさえインストールされていれば実時間可視化が可能になっている。

報告書

モンテカルロ法を適用した光線追跡画像生成プログラムの開発

樋口 健二; 大谷 孝之; 長谷川 幸弘*

JAERI-Research 97-062, 103 Pages, 1997/09

JAERI-Research-97-062.pdf:2.35MB

従来の光線追跡法による画像生成においては、視点を始点としてスクリーンを構成する各画素を通過する半直線すなわち視点を追跡することで各画素に対する輝度値を計算する。しかし、その場合、(1)光源の幾何形状表現が困難(2)散乱反射の計算に大まかな近似を用いざるを得ない、といった理由から生成される画像の現実感が大きく失われる。そこで、筆者らは、原子力分野で広く用いられているモンテカルロ法により、視線ではなく光線を追跡する順方向光線追跡プログラムを開発した。この手法により、上記問題点を解消するとともに、粒子輸送モンテカルロ・コードの分散低減法を適用し、さらに拘束モンテカルロ装置を利用することで計算時間を大幅に短縮した。

論文

Position localization for mobile robots using a colour image of equipment at nuclear plants

海老原 健一; 大谷 孝之; 久米 悦雄

Robotica, 14(6), p.677 - 685, 1996/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:83.61(Robotics)

人間である作業員に代わって働く知能ロボットにとって、自己位置同定は、必要かつ重要な仕事である。この自己位置同定には、超音波やレーザーを用いた能動的な手法と、バーコードやマークの画像を用いた受動的な手法があり、それぞれについて提案され開発されている。特に、ロボットの作業環境内の物体の画像を用いた受動的な自己位置同定は、作業環境に手を加える必要がないため、実用的に望まれる方法である。本論文では、原子力施設内の物体のカラー画像を用いた移動ロボットのための自己位置同定プログラムの開発について記述する。このプログラムでは、原子力施設内の機器を設置した台座の辺と頂点を、自己位置を同定するための特徴点として用いた。またカラー情報は、必要な領域を画像から抽出するために用いられている。

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