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丸山 結; 吉田 一雄
日本原子力学会誌ATOMO
, 63(7), p.517 - 522, 2021/07
確率論的リスク評価(PRA)は合理的かつ定量的にリスクを評価する強力な手法である。しかしながら、PRAを実践しつつ、得られた結果を分析し、様々な意思決定に活用する上では、多様な分野の専門的な知識や技術,経験を必要とする。原子力施設のリスク評価においては、シビアアクシデントに至る過程やその進展を評価することが不可欠であり、それらに強く関連する熱流動は、PRAにおける重要な専門分野の一つである。本稿では、軽水炉のレベル2PRAにおけるソースターム評価及び再処理施設のシビアアクシデント時ソースターム評価を中心に、リスク評価における熱流動解析の役割について概説する。
加藤 千明
JAERI-Research 2003-013, 143 Pages, 2003/08
JAERI-Research-2003-013.pdf:22.12MB
本論文は核燃料再処理環境中におけるジルコニウムの応力腐食割れ(SCC)に関する研究成果をまとめたもので、全文7章から成っている。1章では背景及び目的を述べた。2章では試験装置を説明した。3章では沸騰伝熱面においては硝酸の酸化力が高まり沸騰伝熱面においてSCCが生じる可能性を示した。4章ではSSRT試験からSCC感受性は硝酸濃度と温度により大きくなり、切り欠き部でSCC感受性が大きくなることを示した。また、SCC感受性は結晶配向性に影響され、圧延方向と割れ進展面が一致する面で大きくなることを示した。5章では、溶接部のSCC感受性に関して(0002)面の存在量が多いHAZ/母材境界部にてSCC感受性は高くなることを示した。6章では、硝酸の高い酸化力発生機構に関して考察し、沸騰伝熱面における酸化還元電位の上昇は、沸騰バブル相にNO
等のガス状窒素酸化物成分が移行し溶液から絶えず排除されることでHNOの熱分解が加速されることにより生じることを明らかにした。7章では、総括を述べた。
野村 幹弘; 笠原 清司; 小貫 薫
JAERI-Research 2002-039, 24 Pages, 2003/01
JAERI-Research-2002-039.pdf:1.01MB
水素製造ISプロセスの熱効率を熱力学的視点で評価した。ISプロセスに限らず、熱を用いて水素を製造するプロセスの熱効率の上限はカルノー効率で得られる仕事量で制限されることを示した。高温熱源温度を1123K,熱源への返却温度733Kとすると、熱効率の上限は81.3%である。さらに、ISプロセスの最大熱効率を各反応,分離操作のG-T線図を書くことにより評価した。分離仕事を考慮しない場合のISプロセスの最大熱効率は78.2%となる。実際は、硫酸の濃縮操作及びHI水溶液の濃縮操作は温度によらずギブスエネルギーが常に正なので、仕事を投入する必要がある。分離操作は熱効率に大きな影響を与え、分離操作の有無により熱効率が53.5%から76.6%と23.1%変化した。また、正確な評価には精度ある熱力学データーが重要であり、今回の評価でブンゼン反応におけるヨウ素の添加の影響を調べる必要があることがわかった。
辻田 祐一*; 今村 俊幸*; 山岸 信寛*; 武宮 博*
Parallel and Distributed Processing and Applications (International Symposium, ISPA 2003), p.139 - 144, 2003/00
近年PCクラスタを利用した並列計算環境を構築することが注目されている。このPCクラスタにおいて複数のノードを意識することなく利用できるためにSCoreが開発され利用されている。われわれはこのSCoreに、すでに開発した異機種計算機間で利用可能なMPI通信ライブラリStampiを移植し、SCoreでは利用できなかったMPI-2に定められた動的プロセス生成機能とSCoreが稼動するPCクラスタと他の計算機とのMPI通信を可能にした。この移植したStampiについて、性能評価を行ったところ、十分な性能が得られることと、Stampi自身が持つ柔軟な通信基盤の有効性が確認できた。
大西 亮一*; Guo, Z.*; 木村 俊哉*; 岩宮 敏幸*
Proceedings of 4th International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications (SNA 2000) (CD-ROM), 12 Pages, 2000/09
多重原理複合計算の研究として、流体計算と構造計算の連成計算を行う基礎システムを、原研複合並列計算機システム上に統合化し、三次元翼の空力弾性計算を試みた。本論文では、ひととおりのシステム統合化を行うことにより得られた実践的アプローチを示している。主な特徴は次のとおりである。(1)非定常圧縮性流体を高解像度に解くオイラー流体コードと、直接積分法による構造コードをLoose Coupliing方式で統合化した。(2)流体コードと構造コードを分散処理化し同時実行するとともに、並列処理化を図り計算時間の低減に努めた。(3)流れ場と構造が一体化されたハイブリッドな格子を用いて連成計算を行った。(4)流体と構造間のインターフェースのために、移動格子と荷重変換の処理系を実現した。論文中では,基礎方式,実現方式,方式採用に至る議論,三次元翼解析への適用結果,などを述べた。
今村 俊幸; 武宮 博*; 小出 洋
JAERI-Data/Code 2000-007, p.114 - 0, 2000/03
JAERI-Data-Code-2000-007.pdf:3.75MB
計算科学技術推進センターでは、異なる並列計算機やワークステーションを任意に組み合わせた計算を行うために、MPIに基づいた異機種並列計算機間通信ライブラリStampiを開発した。現在、StampiシステムはStampi並びにStampi/Javaという形で構成されており、複合並列計算機COMPACSのみならずWWWブラウザ上で動作するAppletとの通信も可能になっている。本報告書は、開発したStampiシステムの設計方針並びに詳細仕様等を取りまとめたものである。
Pinak, M.*
Journal of Molecular Structure; THEOCHEM, 499, p.57 - 70, 2000/03
DNA損傷のひとつであるチミンダイマー(TD)が修復酵素によって除去される過程は、酵素とDNAと複合体の形成に始まる。本研究では、酵素-DNA複合体形成のメカニズム解明のために、TDがあるDNAと、酵素の活性中心部位のみからなる系の500ピコ秒間の分子動力学シミュレーションを行った。TDは紫外線によって誘発されるDNA損傷、T4エンドヌクレアーゼVはTDに特異的な修復酵素である。これら2種類の分子を同一セル内に配置し、相対的な動きを計算した。特に、酵素-DNA複合体の形成における静電エネルギーの役割に重点を置いた。最初の100ピコ秒間に、酵素の一部は静電力とファンデルワールス力によってDNAの損傷部位に接近して結合し、500ピコ秒までの間安定な状態を維持した。計算の最初の段階で、酵素とTDの間の正の静電作用が働き、酵素はDNAに接近した。また、酵素とDNAの間に形成された水素結合が、複合体を安定に保つ役割を果たした。比較のために、損傷のないDNAについても同様の計算を行ったが、この場合には酵素とDNAの間には負の静電作用が働き、複合体は形成されなかった。
今村 俊幸; 小出 洋; 武宮 博*
JAERI-Data/Code 2000-002, p.75 - 0, 2000/02
JAERI-Data-Code-2000-002.pdf:3.05MB
異なる並列計算機を任意に組み合わせ計算を行うために、MPIを通信のための単一のインターフェイスとする異機種並列計算機間通信ライブラリStampiを開発した。StampiはMPI2のインターフェイス仕様に基づき、異なる計算機への動的なプロセス生成とMPIのセマンティクスを保ったまま外部との通信を可能としている。Stampiの主な特徴は次のようにまとめられる。(1)外部通信と内部通信とのプロトコル自動選択機能、(2)通信中継モジュールによるメッセージ中継機能、(3)動的なプロセス生成、(4)異なる2種類の通信路(Master/Slave,Client/Server)の動的形成方法サポート、(5)Java Appletとの通信。従来、ベンダー提供のライブラリでは提供されていなかったこれら外部へのプロセス生成と通信の機能等を実現し、これにより異機種の並列計算機を同時に用いた計算が可能となった。現在Stampiは計算科学技術推進センター所有の並列計算機群COMPACSの5台の並列機とグラフィックサーバ、ほかに8種の並列計算機に実装(計14機種)され、それら計算機間での任意の通信を可能としている。本稿では、Stampiの利用方法を中心に報告している。
Pinak, M.
JAERI-Research 99-068, p.32 - 0, 1999/12
JAERI-Research-99-068.pdf:3.83MB
チミンダイマー(TD)損傷部分をDNAから除去する修復酵素の一部分(活性中心のArg-22,Glu-23,Arg-26,Thr-2を含む)に関する500psの間の分子動力学シミュレーションを行った。TDは紫外線によりDNAに生成される損傷で、T4 Endonuclease Vはこの損傷に特異の修復酵素である。TDとT4 Endonuclease Vの一部を同じシミュレーションセルの中に配置し、相対的な動きを調べた。最初の100psの間に酵素の一部がDNAのTD損傷部分に近づき、さらに静電力とファンデアワールス力を介して作用し複合体を形成し、500psの間安定な状態を持続した。最初の段階では正の静電作用エネルギーが酵素をDNAに向けて動かした。水分子を仲介とした水素結合が複合体を安定に保つのを助けた。
大西 亮一*; 木村 俊哉; Guo, Z.*; 岩宮 敏幸*
CEAS/AIAA/ICASE/NASA Langley Int. Forum on Aeroelasticity and Strucrual Dynamics 1999, (2), p.483 - 489, 1999/06
空力弾性解析のための計算モデル構築技法について述べる。モデルは流体力学と構造力学の計算コードを用いて空気力学的な構造変形と応力変化を動的に計算するためのもので、問題として高アスペクト比後退翼の遷音速流中での弾性変形計算に適用した例を示す。また、分散処理を適用し、複合シミュレーションを用いるための複合環境構築のためのアプローチ等を示す。
大西 亮一*; 木村 俊哉; Guo, Z.*; 岩富 敏幸*
A Collection of the 17th AIAA Applied Aerodynamics Conf. Technical Papers, p.492 - 496, 1999/00
遷音速翼の空弾性計算モデルを構築し、並列計算機上で計算を行った例を示す。モデルは圧縮性流体計算と非線形構造計算を行うためのもので、翼の外部内部構造を有限差分法格子と有限要素法格子により作ったものである。講演会では、モデル構築手法、並列計算機上でのインテグレーション手法、モデルの振動モード解析と揚力分布計算、及び分散計算での性能測定等を示す。
Pinak, M.*
Journal of Molecular Structure; THEOCHEM, 466, p.219 - 234, 1999/00
修復酵素によるDNA損傷の認識機構は、正確な修復のためには欠かせない。T4エンドヌクレアーゼVは、バクテリオファージT4由来のDNA修復酵素であり、チミンダイマー(TD)の修復過程の最初の段階を触媒する。TD部位を正確に認識する機構についての知見を得るために、損傷のないDNA、TDのあるDNA、T4エンドヌクレアーゼV、それぞれの分子について各々600ps間の分子動力学シミュレーション(MD)を行った。シミュレーション結果は、認識過程における静電作用の役割に着目して解析した。この結果、酵素のアミノ酸の静電エネルギーは、+15kcal/mol程度の正に荷電していることがわかった。TD部位の静電エネルギーは、-9kcal/mol程度の負に荷電しており、損傷のないDNAのチミン部位の中性の値とは異なった。TD部位の周囲の水との静電作用は、ほかのヌクレオチドの場合とは異なった。TDと損傷のないDNAのチミンとの違いは、静電エネルギーがTD部位を適切に認識するうえで重要な因子であることを示している。
長谷川 幸弘*; 中村 幸治; 白井 浩; 濱松 清隆; 原田 裕夫; 菊池 満; 中田 義弘*
日本原子力学会誌, 41(1), p.48 - 56, 1999/00
被引用回数：2 パーセンタイル：21.16(Nuclear Science & Technology)トカマクプラズマのエネルギー閉じ込め性能の改善研究及び電磁流体力学的不安定性の安定化研究に不可欠な磁気流体平衡のデータベースを生成するため、専用の最新高速ワークステーションと平衡計算を高速に処理するために最適化した並列計算法を用いて、JT-60の実験放電と同期して高速でデータ処理を行うシステムを開発した。この高速処理システムはショット間で平衡計算を全て終了する能力を持っている。最近のショットの平衡データベースを自動的に保存する大容量補助記憶システムと動画モニターを連動させることにより、JT-60のオペレータが次のショットの放電制御パラメータを決定する際の有用な情報を提供している。本報では、JT-60実験における本システムの性能を報告する。
大西 亮一*; 太田 高志*; 木村 俊哉
JAERI-Data/Code 96-031, 53 Pages, 1996/11
JAERI-Data-Code-96-031.pdf:1.82MB
Euler-Navier Stokes式を基礎式とした流体コードを、有限要素構造解析コードに連成させ、並列計算機により解く手法を考案した。本報告書では、流体と構造を動的変形格子を用いてMPMD(Multiple Program Multiple Data)方式によって並列統合を図る方法を示した。流体と構造の間で圧力と変形量を交換しながら相互作用を考慮した連成計算を進める。このため、流体格子と構造要素間のインタフェース、圧力データと変位データの変換、格子の変形、流体コードと構造コードの並列化、等について設計を行った。更に航空機の制御システムとの統合方針を示し、より大規模な航空機統合シミュレーションを行う案も示した。
江里 幸一郎*; 功刀 資彰; 清水 昭比古*
ASME Proc. of 31st National Heat Transfer Conf. (HTD-Vol. 323), 1, p.171 - 178, 1996/00
レーザー照射による強加熱を受ける原子層の相変化挙動を調べるため、分子動力学法に基づく新しい解析手法を提案した。レーザー照射時のエネルギー輸送過程を原子により吸収・散乱されるエネルギー担体を用いてモデル化し、原子層内のエネルギー担体の軌跡をテスト粒子モンテカルロ法により追跡した。また、各時刻における気液混合層と固体層間の平均界面位置を求める界面モデルを提案し、界面領域における原子挙動の解析を可能とした。レーザーを連続照射した場合でも界面領域では溶融・蒸発が活発な期間とそうでない期間が周期的に発生すること、レーザー照射時の固体層へのエネルギー輸送過程において、発生した気液混合層の遮蔽効果が重要な役割を果たすことを示した。
持木 幸一*; 村田 裕*; 竹中 信幸*; 小林 久夫*; 松林 政仁; 鶴野 晃
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 377, p.130 - 132, 1996/00
被引用回数：1 パーセンタイル：23.5(Instruments & Instrumentation)気液二相流の中性子ラジオグラフィ動画像用に二つのデジタル処理機能が武蔵工業大学動画像処理システムに追加された。一つは検査対象物の平均厚さを得るための対数変換機能であり、他方は二相流のボイド率を実時間で計算する機能である。本システムは、JRR-3M熱中性子ラジオグラフィ装置で中性子ラジオグラフィ実験に用いられ、有効性が実証された。特に気液二相流の実験において、液膜の厚さを実時間で計測する必要がある場合、ボイド率の時間変動を記録する必要がある場合等に本システムは有効である。
小川 徹; 山岸 滋; 小林 紀昭; 伊藤 昭憲; 向山 武彦; 半田 宗男; R.G.Haire*
Global 1995,Int. Conf. on Evaluation of Emerging Nuclear Fuel Cycle Systems, 1, p.207 - 214, 1995/00
超ウラン元素、中でもマイナー・アクチニド(Np、Am、Cm)の取扱いの困難さから、アクチニド消滅のための燃料サイクル設計には暫新なアプローチが必要になる。階層サイクル概念ではマイナー・アクチニド(MA)は第二層中に閉じ込められる。このMA消滅処理サイクルに用いる高密度燃料サイクルの概念を提出した。MAの一窒化物は燃料要素に加工され、照射後に溶融塩電解法によって再処理される。代替案として金属燃料の使用も考えられる。これらの燃料サイクル概念の成立性評価の観点から、関連する熱力学データベースの現状と将来の拡張とを論じた。
前田 充; 藤根 幸雄; 内山 軍蔵; 渡辺 真樹男*; 白木 賢次*; 樫村 次夫; 山上 純夫*; 池田 正喜*
Solvent Extraction in the Process Industries, Vol. 3, p.1517 - 1523, 1993/00
シュミレーションコードSAFEの最も重要な特徴は、種々の形式の抽出器からなる抽出システムに関し、その流動状態、濃度分布、温度分布の過渡変化を精度良く計算できる機能にあり、またその流動モデルとしてバッフルプレート型パルスカラムに焦点が当てられている点である。このため、物質収支、熱収支とともに容量収支を考慮するとともに、脈動による抽出器内逆混合流れを精密に評価する試みが成されている。これら諸機能を、ホールドアップ測定、平常時におけるウラン抽出試験、及び異常時における過渡抽出試験等の結果と比較することにより検証した。
神林 奨
JAERI-M 92-080, 45 Pages, 1992/06
分子動力学法を用いたコンピュータシミュレーションは、物理、化学、生物学など広範な分野において、実験測定や理論計算と相補的な研究手法として定着しつつある。分子動力学法は、ニュートンの運動方程式を数値的に解くことにより、多数の古典粒子からなる体系の運動の様子を数値的に再現する手法である。1980年代に入り、分子動力学法の技術的改良がなされ、実験測定との比較に便利な温度や圧力が一定という条件でのシミュレーションが可能となった。本報告では、まず、分子動力学法の概要をまとめ、次にソフト球モデルを対象として新規に開発した分子動力学シミュレーションコードISIS(isokinetic simulation of soft-spheres)について述べる。ISISコードは、一般的なミクロカノニカルアンサンブルのシミュレーションとともに、束縛法を用いた温度一定のシミュレーションを可能としている。また、運動方程式の逐次積分に第5次の差分式を用いて数値誤差を小さく抑え、粒子間力の計算時間を短縮するために簿記法を用いている。
渡辺 健二*; 鈴木 孝一郎*; 横川 三津夫; 山本 浩康; 蕪木 英雄
情報処理学会研究報告, 91(61), p.17 - 24, 1991/07
直接シミュレーション・モンテカルロ法(DSMC法)は、希薄気体から連続流体に近い流れまで、幅広い領域の流れのシミュレーションに有効な手法である。しかし、多数の模擬分子を取り扱う場合には、非常に長い計算時間とメモリを必要とする。本報告では、DSMC法における効率的な並列処理の手法とその性能評価の結果について述べる。分散メモリ型高並列計算機AP1000でのキャビティ流れの解析において、プロセッサ64台を使用した場合、1台での処理時間と比較して約42倍の速度向上が得られた。
