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井戸村 泰宏
no journal, ,
full-fジャイロ運動論コードは核融合プラズマの閉じ込め特性を評価する重要なツールとなっている。ペタスケール計算機では、full-fジャイロ運動論シミュレーションの適用範囲が劇的に拡大し、乱流輸送のプラズマサイズスケーリングといったITERの重要課題の理解が大きく進展した。次世代のエクサスケール計算機では乱流状態の核燃焼プラズマのfull-fジャイロ運動論シミュレーションによってITERの炉心運転シナリオが最適化されると期待される。本講演では、そのような核燃焼プラズマシミュレーションに向けた物理、および、計算機科学の課題を議論する。
河村 拓馬; 井戸村 泰宏; 宮村 浩子; 武宮 博
no journal, ,
大規模データの可視化・解析は次世代のエクサスケールシミュレーションの重要課題である。この問題を解決するために粒子ベースボリュームレンダリング技術に基づく遠隔可視化システムを開発した。本システムはクライアント/サーバ型の分散処理モデルでスーパーコンピュータとPCを接続する。スーパーコンピュータ上の超並列処理によって大規模データは少量の粒子データに変換され、この粒子データがPCに転送されて描画処理が行われる。本講演では京コンピュータを用いた遠隔可視化の処理性能を議論する。
鈴土 知明
no journal, ,
京コンピュータを超える性能を持つ次世代の計算機の利用に関して、核融合材料分野からどのような研究が適しているかを議論した。核融合材料は非常に過酷な環境で使用されるため、その劣化は核融合炉の寿命や経済効率に大きな影響を及ぼす。照射効果等による材料劣化メカニズムは非常に複雑で、大規模な原子論的な計算に頼る必要があり、次世代の計算機によって大きくメカニズム解明や劣化予測精度が改善されると予想される。
朝比 祐一; Latu, G.*; 伊奈 拓也; 井戸村 泰宏; Virginie, G.*; Garbet, X.*
no journal, ,
テラフロップス級のアーキテクチャにおいて、核融合プラズマコードのGYSELAとGT5Dの最適化を行った。対象としたアーキテクチャは、アクセラレータ(Xeon Phi、GPU)と最新型のマルチコアCPU (FX100)である。GYSELAカーネルはセミラグランジアンスキームを用いており、高い演算密度を有する。GYSELAカーネルのXeon Phi上での最適化を通じ、Xeon Phiにおいて有効なコードのベクトル化の重要性を示す。一方、GT5Dカーネルは差分法を用いており、複雑なメモリ読み込みの効率化が必要である。GT5DカーネルのGPU上での最適化を通じ、GPU上で有効なメモリアクセスの最適化手法を示す。
井戸村 泰宏
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新しいハイブリッド運動論的電子モデルによってジャイロ運動論的トロイダル5次元full-fオイラーコードGT5Dを拡張することによって、電子乱流に関連するITERの重要課題を研究できるようになった。本講演では、新しいハイブリッド運動論的電子モデルの物理的背景と数値計算特性を議論するとともに、プラズマ乱流輸送の同位体効果や電子加熱によるプラズマ回転変化といったITER重要課題へのモデル適用事例を紹介する。これらのシミュレーション研究はITERにおいて電子乱流が重要な役割を果たすこと、このため新しいハイブリッド運動論的電子モデルがITERの炉心プラズマ性能解析に必須となることを示している。
松岡 清吉; 井戸村 泰宏; 佐竹 真介*
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プラズマ輸送研究においてジャイロ運動論方程式をスケール分離を仮定せずに第一原理的に解くことでプラズマ分布関数全体の時間発展を求めるFull-fシミュレーション手法が注目されている。これまで、Full-fジャイロ運動論シミュレーションは、これまでJT-60やITERのような軸対称性を有したトカマク型装置へ適用されてきたが、磁場構造が複雑な3次元性を有するステラレータ型装置のプラズマへの適用例はこれまでになかった。本研究では、Full-fジャイロ運動論コードであるGT5Dについて3次元磁場を取り扱えるよう拡張を行った。3次元磁場平衡構築コードであるVMECコードとGT5D間のインターフェースを新たに開発し、VMECにより得られた磁場や座標情報をGT5Dへ取り込むことを可能にした。拡張したGT5Dを用いてステラレータプラズマで重要となる新古典輸送に関するベンチマークを行った結果、ステラレータ版GT5Dの結果が他の新古典輸送コードや理論解析モデルの結果をよく再現することを示した。
井戸村 泰宏
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本講演では2016年からポスト京重点課題の下で推進されている核融合サブ課題の現状を概説する。広大な時空間スケールをもつITERの核燃焼プラズマをシミュレーションするために、計算機科学、数学的アルゴリズム、数値スキーム、物理モデル等、様々なレベルで既存のペタスケールプラズマコードの拡張が行われてきた。特に、本プロジェクトでは、時間スケールのギャップを克服するために、強スケール計算技術と多時間スケール物理モデルの開発に注力してきた。本講演ではそのような多時間スケールシミュレーションのいくつかの事例を紹介し、開発コードのV&Vの現状を議論する。
鈴土 知明
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核融合炉のプラズマ対向材料は高温、高照射条件などの極限環境下で使用されるため、将来の核融合炉の実現のためには材料の劣化を正確に予測することが求められる。現在、このような実験条件を再現することが困難なため、計算科学的手法を使った材料の機械的性質変化のシミュレーションが有効であるとされている。本発表では、プラズマ対向材料の候補材であるタングステンにおいて核変換元素であるレニウムやオスミウムがどのような材料特性の変化をもたらすかについて新しい知見を得たので、それについて発表する。また、高クロム鋼もブランケット材料として考えられているが、高温環境下で延性が低下することが知られており、それに関する最近の研究成果についても紹介する。
井戸村 泰宏
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ポスト京重点課題では、ポスト京におけるエクサスケール核燃焼プラズマシミュレーションに向けてジャイロ運動論的トロイダル5次元full-fオイラーコードGT5Dの開発を進めている。本講演ではGT5Dにおける新たな計算技術開発の現状を概説する。GT5Dでは半陰的時間積分法で用いられるクリロフベースの疎行列ソルバが主要な計算コストを占める。本研究では省通信クリロフ解法を導入し、最新メニーコア環境でGT5Dのスケーラビリティを向上した。また、この省通信クリロフソルバは最新GPU環境にも移植され、一桁以上の性能向上を達成した。
松岡 清吉*; 井戸村 泰宏; 佐竹 真介*; 本多 充*; 鈴木 康浩*
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ジャイロ運動論的トロイダル5次元full-fオイラーコードGT5Dをステラレータや摂動磁場を伴うトカマクといった3次元磁場配位に拡張した。GT5Dに入力するベクトルポテンシャルを生成するために、3次元平衡磁場計算コードVMECのインターフェースプログラムを構築した。大型ヘリカル装置配位における新古典輸送および測地線音響モードのベンチマーク計算によって開発コードの検証を実施した。計算結果は3次元delta-f粒子コードFORTEC3Dと定量的に一致した。
今村 俊幸*; 井戸村 泰宏; 伊奈 拓也*; 山下 晋; 小野寺 直幸; Ali, Y.*; 山田 進
no journal, ,
ポスト京におけるエクサスケール計算に向けて、省通信アルゴリズムに基づく新たな行列ソルバが開発されている。本講演では、3次元多相熱流動解析CFDコードJUPITERで用いられている2つの手法を紹介する。一つは省通信クリロフ部分空間法である。この手法では複数の基底ベクトルの生成、直交化を一度に処理することで大域的集団通信の回数を削減する。もう一つ手法であるマルチグリッド前処理付クリロフ部分空間法は収束特性を飛躍的に向上し、反復、すなわち、大域的集団通信の回数を削減する。最新のメニーコア環境におけるこれらの手法の比較を議論する。