High-speed classification of coherent X-ray diffraction Patterns on the K computer for high-resolution single biomolecule imaging

徳久 淳師*; 新井 淳也*; 城地 保昌*; 大野 善之*; 亀山 豊久*; 山本 啓二*; 畑中 正行*; Gerofi, B.*; 島田 明男*; 黒川 原佳*; et al.

Journal of Synchrotron Radiation, 20(6), p.899 - 904, 2013/11

https://doi.org/10.1107/S0909049513022152

Single-particle coherent X-ray diffraction imaging using X-ray free electron laser has potential to reveal a three-dimensional structure of a biological supra-molecule at sub-nano meter resolution. In order to realize this method, it is necessary to analyze as many as one million noisy X-ray diffraction patterns, each for an unknown random target orientation. To cope with the severe quantum noise we need to classify patterns according to their similarities and average similar patterns to improve the S/N ratio. We developed a high-speed scalable scheme to carry out classification on the K computer, a 10PFLOPS supercomputer at RIKEN Advanced Institute for Computational Science. It is designed to work on the real time basis with the experimental diffraction pattern collection at the X-ray free electron laser facility SACLA so that the result of classification can be feed-backed to optimize experimental parameters during the experiment. We report the present status of our effort of developing the system and also a result of application to a set of simulated diffraction patterns. We succeeded in classification of about one million diffraction patterns by running 255 separate one-hour jobs on 385-node mode.

深部地質環境の調査解析技術の体系化に関する研究; 平成21年度(委託研究)

小島 圭二*; 大西 有三*; 渡辺 邦夫*; 西垣 誠*; 登坂 博行*; 嶋田 純*; 青木 謙治*; 杤山 修*; 吉田 英一*; 尾方 伸久; et al.

JAEA-Research 2010-049, 282 Pages, 2011/02

JAEA-Research-2010-049.pdf:29.88MB

本研究では、地表から地下深部にいたる地質環境を把握するための調査・解析技術の体系化を目標に、(1)「第2次取りまとめに基づく深部地質環境の調査・解析技術の実用化に向けた課題に関する研究」,(2)「調査・解析手法の高度化・体系化に関する研究」を、継続実施するとともに、これまでの研究成果の取りまとめを行った。(1)に関しては、処分技術,地質環境,安全評価の各分野の課題について、具体的な試験・調査と計測・解析を実施するとともに、これまでの成果を取りまとめた。また、その成果を踏まえて、安全評価の分野も加えた中間分野の研究課題を抽出して、ニアフィールド(NF)コンセプトの再構築に関する具体的検討と、これまでの成果の取りまとめを行った。(2)に関しては、日本原子力研究開発機構(JAEA)の調査研究計画の中から抽出された課題に基づき、調査・解析技術の高度化・実用化の研究開発の観点から、基礎的な要素技術の研究開発の成果を取り込み、より具体的な現場の技術課題に資する研究を実施して、実用化に向けた研究開発を進展するとともに、これまでの成果を取りまとめた。これらの調査研究の進展とあわせて、平成21年度は、これまでに委員会で実施してきた研究開発の「総括報告書」の取りまとめを行った。

Numerical study of the ripple resonance diffusion of alpha particles in tokamaks

三又 秀行*; 谷 啓二*; 筒井 広明*; 飛田 健次; 飯尾 俊二*; 嶋田 隆一*

Plasma and Fusion Research (Internet), 4, p.008_1 - 008_8, 2009/04

https://doi.org/10.1585/pfr.4.008

トカマクのリップル磁場中におけるアルファ粒子について、軌道追跡モンテカルロコードを用いて拡散係数のエネルギー依存性を調べた。拡散係数はリップル共鳴エネルギーから少し離れた高エネルギー及び低エネルギー側で増長され、ちょうど共鳴エネルギーと重なるところでは極小値を持つ、いわばM字型の依存性を持つことが明らかになった。リップル共鳴はバナナ粒子の歳差運動とリップルの位置が同じ位相で重なるために生ずるもので、粒子軌道のトロイダル角とポロイダル角の位相空間上に生ずるアイランド構造がこのような拡散係数のM字型の依存性を引き起こしている。このようなリップル共鳴拡散は核融合反応で生成したアルファ粒子の減速過程において顕著になると考えられる。

深部地質環境の調査解析技術の体系化に関する研究; 平成18年度(委託研究)

小島 圭二*; 大西 有三*; 渡辺 邦夫*; 西垣 誠*; 登坂 博行*; 嶋田 純*; 青木 謙治*; 杤山 修*; 吉田 英一*; 尾方 伸久; et al.

JAEA-Research 2008-042, 236 Pages, 2008/04

JAEA-Research-2008-042.pdf:23.43MB

地表から地下深部にいたる地質環境を把握するための調査・解析技術の体系化を目標に、(1)「第2次取りまとめに基づく深部地質環境の調査・解析技術の実用化に向けた課題に関する研究」, (2)「調査・解析手法の高度化・体系化に関する研究」を実施して次のような成果を得た。(1)に関しては、処分技術,安全評価,地質環境の各分野の課題のうち、具体的な試験・計測と解析・分析を実施した。またその成果を踏まえて、それぞれの中間分野の研究課題を抽出し、各課題の連携の仕方についての検討を行った。本年度は、各分野の中間領域に関する要素研究とともに、NFC構築の具体的な検討を実施した。(2)に関しては、日本原子力研究開発機構の調査研究計画の中から抽出された課題に基づき、調査・解析の高度化・実用化の研究開発の観点から、当研究会のメンバーが実施している基礎的な要素技術の研究・開発の成果を取り込み、より具体的な現場の技術課題に資する研究を実施した。さらに、研究・開発について、その成果の評価と実用化への道を議論した。また、これらの調査研究の進展と併せて、日本原子力研究開発機構が実施中の超深地層研究所計画の第2段階の当面の問題に関する意見交換を行った。

深部地質環境の調査解析技術の体系化に関する研究; 平成17年度(委託研究)

小島 圭二*; 大西 有三*; 渡辺 邦夫*; 西垣 誠*; 登坂 博行*; 嶋田 純*; 青木 謙治*; 杤山 修*; 吉田 英一*; 尾方 伸久; et al.

JAEA-Research 2007-060, 210 Pages, 2007/09

JAEA-Research-2007-060-1.pdf:43.82MB
JAEA-Research-2007-060-2.pdf:41.2MB
JAEA-Research-2007-060-3.pdf:6.42MB

地表から地下深部に至る地質環境を把握するための調査・解析技術の体系化を目標に、(1)「第2次取りまとめに基づく深部地質環境の調査・解析技術の実用化に向けた課題に関する研究」,(2)「調査・解析手法の高度化・体系化に関する研究」を、前年度に引き続き実施した。(1)に関しては、前年度抽出した処分技術,安全評価,地質環境の各分野の課題のうち、具体的な試験・計測と解析・分析を実施した。またその成果を踏まえて、それぞれの中間分野の研究課題の抽出と各課題の連携の仕方についての検討を行った。そして、これら3分野を関連づけたニアフィールドコンセプトの再構築に関する検討を行った。(2)に関しては、日本原子力研究開発機構の調査研究計画の中から抽出される課題に基づき、調査・解析技術の高度化・実用化の研究開発の観点から、当研究会のメンバーが従来より実施している基礎的な要素技術の研究開発の成果を取り込み課題の解明に資する研究を実施した。研究開発について、その成果の評価と実用化への道を議論した。またこれらの調査研究の進展と合わせて、日本原子力研究開発機構が実施中の瑞浪超深地層研究所の第2段階の調査・研究課題に関する意見交換を行い、処分技術の実用化への検討を行った。

深部地質環境の調査・解析技術の体系化に関する研究(平成16年度)

小島 圭二*; 大西 有三*; 渡辺 邦夫*; 西垣 誠*; 登坂 博行*; 嶋田 純*; 青木 謙治*; 杤山 修*; 吉田 栄一*

JNC TJ7400 2005-081, 337 Pages, 2005/02

JNC-TJ7400-2005-081.pdf:39.72MB

地表から地下深部にいたる地質環境を把握するための調査・解析技術の体系化を目標に、「深部地質環境の調査・解析技術の実用化に向けた研究開発課題に関する研究」、「深部地質環境の調査・解析手法の高度化・体系化に関する研究」を実施した成果を取りまとめた。

深部地質環境の調査・解析技術の体系化に関する研究(平成15年度)

小島 圭二*; 大西 有三*; 渡辺 邦夫*; 西垣 誠*; 登坂 博行*; 嶋田 純*; 青木 謙治*

JNC TJ7400 2004-008, 234 Pages, 2004/02

JNC-TJ7400-2004-008.pdf:11.02MB

本年度は、地表から深部にいたる地質環境を把握するための調査・解析技術の体系化を目標に、(1)「深部地質環境の調査・解析技術の実用化にむけた研究開発課題に関する研究」(2)「深部地質環境の調査・解析手法の高度化・体系化に関する研究」を、前年度に引き続き実施して次のような成果を得た。(1)に関しては、前年度抽出した、1)処分技術、2)安全評価、3)地質環境の各分野の課題のうち、次の項目について、具体的な試験・計測と解析・分析を実施した。またその成果を踏まえて、それぞれの中間分野の研究課題についての検討をおこなった。1)処分技術の観点で抽出された深部地質環境の調査・解析技術に関する研究: ・微小破壊音(AE)計測による、掘削影響領域(EDZ)の評価技術 ・低透水性岩盤に対するフラクチャーシーリング技術 2)安全評価の観点で抽出された深部地質環境の調査・解析技術に関する研究: ・放射性核種の移行過程で重要な、金属含水酸化物(非晶質)の沈殿生成と安定性、結晶性酸化物への変化 3)地質環境の観点で抽出された深部地質環境の調査・解析に関する研究: ・地下施設で遭遇すると考えられる断層周辺の割れ目分布特性と長期的な挙動予測 ・岩盤割れ目の2次的物質(鉄酸化物・炭酸塩など)による自然のシーリング過程と物質移動への長期的影響 (2)に関しては、JNCが計画・実施中の、サイトを特定した調査・解析の高度化・体系化の研究開発の流れに、当委員会メンバーが常日頃おこなっている、どちらかというと基礎的な要素技術の研究・開発の成果を高度化技術として取り込めるか、下記の項目の研究・開発について、その成果の評価と実用化への道を議論した。1)割れ目系岩盤の水理解析への遺伝的アルゴリズムの導入 2)割れ目岩盤中の水みちのトレーサー試験解析ツールの適用性評価 3)光ファイバーを用いた、地盤内の水温・水圧計測システム 4)物質移行と広域地下水循環系のモデリングング 5)安定同位体による地下水流動機構の把握

福島第一原子力発電所事故後における放射線防護上の教訓に関する専門研究会報告

小佐古 敏荘*; 谷 幸太郎*; 荻野 晴之*; 飯田 孝夫*; 服部 隆利*; 小田 啓二*; 近江 正*; 古田 定昭*; 村上 博之*; 笠井 篤*; et al.

no journal, , 

日本保健物理学会では、2011年3月11日の東日本大震災後の東京電力・福島第一発電所の事故後の、放射線防護上の諸問題の検討を、複数回の学会シンポジウムでの議論を経て、2つの提言書にまとめた。これらの提言については、学会シンポジウムでも指摘されたところではあるが、福島事故のその後の展開の情報収集と時系列的な検討、さらに提言された事項の更なる詳細な検討と提言の具体化のためのフォローアップが必要である。提言が公表された後、きわめて多くの放射線防護的な取組が行われた。本専門研究会では、提言された項目について、その後の状況についてフォローアップをすべく、情報収集を行い、簡単な評価を行ってきた。今回は、その成果について紹介する。