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報告書

HAIROWorldPluginマニュアル(改訂版)

鈴木 健太; 八代 大; 川端 邦明

JAEA-Testing 2021-004, 125 Pages, 2022/03

JAEA-Testing-2021-004.pdf:6.1MB

本稿は、日本原子力研究開発機構(以下、原子力機構)が開発したHAIROWorldPluginの利用手順書(HAIROWorldPluginマニュアル[JAEA-Testing2020-009])の改訂版である。原子力機構楢葉遠隔技術開発センターでは、東京電力ホールディングス株式会社(以下、東京電力HD)福島第一原子力発電所におけるロボットを用いた遠隔による廃炉作業を支援するための技術として、ロボット等の動力学シミュレーションが可能なオープンソースソフトウェアであるロボット用統合GUIソフトウェアChoreonoidを基盤としたロボットシミュレータを開発している。HAIROWorldPluginは、ロボットの遠隔操作により行われる廃炉作業を模擬するための拡張機能をChoreonoidプラグインとしてまとめたものである。改訂版の本利用手順書では、最新のHAIROWorldPluginが廃炉作業時を想定したロボットの遠隔操縦体験を提供するための機能(水中ロボット/無人航空機の挙動模擬、ノイズ・歪み・色相変化等を含む不鮮明なカメラ画像提示、遅延・帯域減少・パケットロス等の通信障害効果の付与)に加えて、新たに追加された機能の設定と操作手順を説明している。具体的には、シミュレーションをしているロボットと他の物体との間の干渉状態を記録する機能、ジョイスティックの入力状態を表示・記録する機能、環境物体のモデル(パイプ・グレーチング・スロープ)を生成する機能、慣性モーメントを計算する機能、使用頻度の高いシミュレーションの設定を簡易な操作で呼び出す機能、シミュレーションの履歴を記録・表示する機能について説明を追記した。本稿では、Ubuntu20.04LTSにChoreonoidを導入してHAIROWorldPluginをインストールする手順と、HAIROWorldPluginが提供する機能を利用する際の操作手順やパラメータの設定方法を、Choreonoidを初めて使用するユーザにもわかりやすいように画面のスナップショットを用いて説明している。

論文

A Simulator-based system for testing skill to maneuver robot remotely; Implementations of data collection and presentation functions related to robot maneuver

阿部 文明; 川端 邦明; 鈴木 健太; 八代 大

2021 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII 2021), Vol.2, p.835 - 836, 2021/07

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01

This paper describes a simulator-based system for testing skill to maneuver the robot remotely. Our motivation is to apply the robot simulator to the skill verification process of the remote operation of robots. As a first step in achieving this, we developed the functions which work in conjunction with Choreonoid for collecting the data during operation and displaying collected data after the trial on-demand. In this paper, we described concrete implementation for considering the task of passing through the narrow passage in the dark and the result of a test run by using the developed prototype system.

報告書

HAIROWorldPluginマニュアル

鈴木 健太; 阿部 文明; 八代 大; 川端 邦明

JAEA-Testing 2020-009, 254 Pages, 2021/03

JAEA-Testing-2020-009.pdf:18.61MB

本稿は、日本原子力研究開発機構(以下、原子力機構)が開発したHAIROWorldPluginのマニュアル(利用手順書)である。原子力機構楢葉遠隔技術開発センターでは、東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所におけるロボットを用いた遠隔による廃炉作業を支援するための技術として、ロボット等の動力学シミュレーションが可能なオープンソースソフトウェアであるロボット用統合GUIソフトウェアChoreonoidを基盤としたロボットシミュレータを開発している。HAIROWorldPluginは、ロボットの遠隔操作により行われる廃炉作業を模擬するための機能を提供するChoreonoidの拡張機能である。具体的には、我々がこれまでに開発を行った水中ロボットの挙動、無人航空機の挙動、視覚効果(ノイズ・歪み・色相変化)を含む不鮮明なカメラ画像の提示、ネットワーク通信障害(遅延・帯域減少・パケットロス)を模擬し、廃炉作業時を想定したロボットの遠隔操縦体験を提供するための機能をChoreonoidプラグインとしてまとめたものである。本稿では、Ubuntu18.04-LTSにChoreonoidを導入してHAIROWorldPluginをインストールする手順と、HAIROWorldPluginが提供する機能を利用する際の操作手順やパラメータの設定方法等を、Choreonoidを初めて使用するユーザにもわかりやすいように画面のスナップショットを用いて説明している。

論文

Air shower simulation for WASAVIES; Warning system for aviation exposure to solar energetic particles

佐藤 達彦; 片岡 龍峰*; 保田 浩志*; 八代 誠司*; 桑原 孝夫*; 塩田 大幸*; 久保 勇樹*

Radiation Protection Dosimetry, 161(1-4), p.274 - 278, 2014/10

 被引用回数:20 パーセンタイル:86.88(Environmental Sciences)

航空機乗務員は、銀河宇宙線(GCR)に恒常的に被ばくするのみならず、巨大な太陽フレアが発生した場合、それに伴って放出される太陽高エネルギー粒子(SEP)にも被ばくする。そのSEPによる被ばく線量を評価するため、われわれは、放射線挙動解析コードPHITSをベースに構築したGCRが引き起こす空気シャワーシミュレーション技術をSEPに応用し、単色のSEPが大気に入射したときの各高度における放射線フラックスを計算するデータベースを作成した。そして、そのデータベースを開発中の航空機被ばく警報システム(WASAVIES)に組み込み、過去における巨大太陽フレア時の被ばく線量を推定した。本稿では、WASAVIESの概要について説明するとともに、空気シャワーシミュレーションの詳細について解説する。

論文

Radiation dose forecast of WASAVIES during ground-level enhancement

片岡 龍峰*; 佐藤 達彦; 久保 勇樹*; 塩田 大幸*; 桑原 孝夫*; 八代 誠司*; 保田 浩志*

Space Weather, 12(6), p.380 - 386, 2014/06

 被引用回数:16 パーセンタイル:51.6(Astronomy & Astrophysics)

巨大な太陽フレアが発生した場合、大量の太陽高エネルギー粒子(SEP)が放出され、航空機高度における宇宙線被ばく線量が急激に上昇する可能性がある。そのような事象に対していち早く警報を発するため、我々は、物理モデルに基づいて太陽フレア時の航空機高度における被ばく線量を予測するシステムWASAVIESを開発した。WASAVIESには、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを用いて実施した空気シャワーシミュレーションの結果をまとめたデータベースが組み込まれている。そのため、WASAVIESは、航空機高度における被ばく線量の時間変化を、太陽フレア発生後に最も早くかつシンプルに予測することができる。

口頭

最高エネルギー太陽放射線に対する空気シャワーシミュレーション

佐藤 達彦; 保田 浩志*; 片岡 龍峰*; 八代 誠司*; 桑原 孝夫*; 塩田 大幸*

no journal, , 

太陽の爆発事象から地球に向かって放出される高エネルギー放射線(SEP)は、最大規模のもので5mSvもの被ばく線量を航空機搭乗者に与える可能性がある。したがって、その予測は宇宙天気予報や放射線防護などの複数の研究分野で最重要課題として知られている。そこでわれわれは、太陽物理学や地球電磁気学などさまざまな分野の専門家と協力し、太陽コロナ衝撃波加速,太陽風磁気流体,空気シャワーに対する最新のシミュレーション技術を応用した理論的なSEP予報システムWASAVIES(WArning System for AVIation Exposure to SEP)を開発している。本発表では、原子力機構が中心となって開発した計算コードPHITSをSEPが引き起こす空気シャワーシミュレーションに応用した初期結果について報告する。

口頭

Space weather hazards on aviation exposure

佐藤 達彦; 片岡 龍峰*; 保田 浩志*; 八代 誠司*; 桑原 孝夫*; 塩田 大幸*

no journal, , 

巨大な太陽フレアが発生した場合、太陽から放出される高エネルギー太陽放射線(SEP)の影響により航空機高度の被ばく線量は短時間で劇的に上昇する。そのような場合、1飛行あたりの被ばく線量が1mSvを超えることがあり、被ばく線量の時間変化を予測して適切な対応をとる必要が生じる可能性がある。しかし、太陽フレアの発生や時間変化を予測することは科学的に極めて困難であり、そのような予報システムは未だ完成していない。本発表では、航空機被ばく線量予測の観点から宇宙天気予報の必要性をレビューするとともに、報告者らが取り組んでいるSEPによる航空機被ばく警報システムWASAVIESの開発の現状について報告する。

口頭

高エネルギー太陽放射線が引き起こす空気シャワーシミュレーションの精度検証

佐藤 達彦; 保田 浩志*; 片岡 龍峰*; 八代 誠司*; 桑原 孝夫*; 塩田 大幸*

no journal, , 

巨大な太陽フレアが発生した場合、太陽から大量の高エネルギー太陽放射線(SEP)が放出される。大気に入射したSEPは、大気圏内で中性子などを発生しながら空気シャワーを引き起こし、宇宙線被ばく線量を短時間で劇的に上昇させる。したがって、その被ばく線量を的確に評価するためには、精度の高い空気シャワーシミュレーションが不可欠となる。そこでわれわれは、PHITSコードを用いて大気圏内に単色の陽子が入射したときの挙動を解析し、各高度における放射線フラックスのデータベースを構築した。そして、そのデータベースと人工衛星を用いて測定した太陽フレア時の衛星軌道上の陽子フラックスを組合せ、そのときの地上中性子モニタの計数率を計算した。その結果、計算値と実測値はよく一致することがわかり、本研究による空気シャワーシミュレーションの妥当性が証明された。発表では、この精度検証結果について紹介するとともに、SEP被ばくが航空機乗務員に与える影響について考察する。

口頭

Development of an EAM potential for Fe-Cr-Ni alloys

板倉 充洋; 宮代 聡*; 沖田 泰良*; 山口 正剛; 奥田 洋司*

no journal, , 

本研究テーマの最終目的は、主要な原子炉構造材料の一つである鉄・クロム・ニッケル合金について、原子スケールでの経年劣化シミュレーションのために必須となる原子間ポテンシャルを開発することである。そのためにはさまざまな原子配置について第一原理計算を行い、その結果をよく再現するポテンシャル関数を作成することが必要となるが、合金の場合は原子配置の数が組合せ論的に膨大となる困難が存在する。この課題を解決するため、まずは小規模な系において60ケースのランダムな原子配置を作成して第一原理計算を行い、配置の違いによってどの程度エネルギーなどの物理量が変化するかを調べた。その結果、鉄・クロム・ニッケル合金の場合は元素の違いによる原子間相互作用の変化が小さく、比較的少数のケース数に基づいた計算でも十分信頼できるデータを得られることがわかった。この結果により、現在の計算機の能力でこの合金のポテンシャル開発に必要な第一原理計算を行うことは十分可能であることがわかり、実用原子炉材料の経年劣化シミュレーション実現へ向けて大きく前進することができた。

口頭

Development of WASAVIES (Warning System of AVIation Exposure to SEP); System overview

佐藤 達彦; 保田 浩志*; 片岡 龍峰*; 八代 誠司*; 桑原 孝夫*; 塩田 大幸*; 久保 勇樹*

no journal, , 

巨大な太陽フレアが発生した場合、太陽から放出される高エネルギー太陽放射線(SEP)の影響により航空機高度の被ばく線量は短時間で劇的に上昇する。その被ばく線量増加を的確に予測するため、われわれの研究チームでは、高々度SEP被ばく警報システムWASAVIESの開発に取り組んでいる。WASAVIESでは、まず、宇宙天気に関する最新の情報に基づいて大気に入射するSEPスペクトルをフレア発生から6時間以内に予測する。その後、原子力機構が中心となって開発している粒子輸送計算コードPHITSを用いて作成した大気圏内宇宙線スペクトルデータベースを用いて、入射SEPフラックスを各高度における被ばく線量に変換する。発表では、現状のシステムで、過去における太陽フレア時の中性子モニタ計数率変化をどの程度予測できるか検証した結果について報告する。

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