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Tuya, D.; 長家 康展
Journal of Nuclear Engineering (Internet), 4(4), p.691 - 710, 2023/11
モンテカルロ中性子輸送計算手法は、固有値や積分中性子束などの様々な量を正確に評価するために用いられる。しかし、ある分布量を求める場合、モンテカルロ法では連続的な分布が得られないのが一般的である。近年、モンテカルロ法で連続分布を得るために、関数展開法やカーネル密度推定法が開発されている。本論文では、モンテカルロ法によって得られた訓練データと人工ニューラルネットワーク(ANN)モデルを用いたある物理量に対する連続分布の推定手法を提案する。概念実証として、2つの核分裂体系における反復核分裂確率(IFP)の連続分布をANNモデルにより推定した。ANNモデルによるIFP分布を、元のデータセット及びPARTISNコードで得られた随伴角中性子束と比較した。比較の結果、一致や不一致の程度はさまざまであったが、ANNモデルはIFP分布の一般的な傾向を学習することを確認した。
橋本 慎太郎; 佐藤 達彦
Journal of Nuclear Science and Technology, 56(4), p.345 - 354, 2019/04
被引用回数：5 パーセンタイル：48.18(Nuclear Science & Technology)モンテカルロ法に基づいた粒子輸送シミュレーションは、加速器施設の遮蔽計算等の様々な目的で利用されている。モンテカルロ法による計算結果の信頼性を定量的に評価するためには、試行回数によって決まる統計的不確かさに加えて、計算で使われる反応断面積や計算の入力情報となる遮蔽材の密度がもつ誤差の影響を系統的不確かさとして求める必要がある。本研究の評価方法は分散分析に基づいており、これを鉄やコンクリートを遮蔽材とする中性子の遮蔽計算の解析に適用し、統計的及び系統的不確かさの両方を評価可能であることを示した。その際、入力情報の値を誤差の範囲で変動させるランダム条件法の他、三条件(中央値,上限値及び下限値)のみ変動させる三条件法を提案した。ランダム条件法は計算体系に関わらず適切に系統的不確かさが評価できるものの長い計算時間を必要とするのに対し、入力情報の誤差の影響が複雑な場合を除いて、三条件法は計算時間を抑えてランダム条件法と同じ評価結果を与えることがわかった。さらに、試行回数を増加させた場合の収束状況を判断できる新しい基準値を示し、必要最小限の計算時間で収束した評価結果が得られることを明らかにした。
長家 康展; 奥村 啓介; 櫻井 健; 森 貴正
JAEA-Data/Code 2016-018, 421 Pages, 2017/03
JAEA-Data-Code-2016-018.pdf:3.89MB
JAEA-Data-Code-2016-018-appendix(CD-ROM).zip:4.02MBJAEA-Data-Code-2016-018-hyperlink.zip:1.94MB
高速かつ高精度な中性子・光子輸送モンテカルロ計算を実現するため、日本原子力研究開発機構において、2つのモンテカルロコードMVP(連続エネルギー法)とGMVP(多群法)が開発されてきた。これらのコードはベクトル型アルゴリズムを採用し、ベクトル計算機用に開発されてきたが、標準並列化ライブラリーMPIを用いた並列計算にも対応しており、一般の計算機環境でもモンテカルロ計算の高速化が可能である。両コードは正確な物理モデル、詳細な幾何形状表現法、分散低減法等、実用コードとして十分な機能を有している。これらコードの第1版は1994年、第2版は2005年に公開され、それ以降も様々な改良と機能拡張が行われてきた。第2版公開以降の主な改良点と新機能は、(1)実効増倍率に対する摂動計算手法、(2)厳密共鳴弾性散乱モデル、(3)動特性パラメータ計算機能、(4)光核反応モデル、(5)遅発中性子のシミュレーション、(6)多群定数生成機能等である。本報告書では2つのコードで用いられている物理モデル、幾何形状表現法、新たな機能及びそれらの使用法が記載されている。
岩元 洋介; 谷口 真吾*; 中尾 徳晶*; 糸賀 俊朗*; 中村 尚司*; 中根 佳弘; 中島 宏; 佐藤 大樹; 八島 浩*; 山川 裕司*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 562(2), p.789 - 792, 2006/06
被引用回数：6 パーセンタイル：43.77(Instruments & Instrumentation)J-PARC施設遮蔽では、詳細計算手法として、モンテカルロ輸送計算コードMCNPX, PHITS等を用いている。これら設計コードの計算精度を検証し、設計への適用性を検討するには、厚いターゲットから前方方向に放出される中性子のエネルギースペクトル実験データが重要である。しかし100MeVを超える入射エネルギー,前方方向の実験データはほとんどないのが現状である。そこで本研究では、設計コードの計算精度を検証することを目的として、大阪大学核物理研究センター(RCNP)・サイクロトロンに設置されたTOFコースにおいて、350MeV陽子入射によるTTY(Thick Target Neutron Yield)測定実験を行った。実験では、炭素,アルミニウム,鉄,鉛ターゲットから放出する前方方向の中性子エネルギースペクトルを、NE213液体有機シンチレータを用いて飛行時間法により測定した。実験では、測定におけるエネルギー分解能を上げるために、低エネルギー領域の測定では11.4m、高エネルギー領域では95mの飛行距離を用いた。実験結果をモンテカルロ輸送計算コードMCNPX, PHITSコードによる計算値と比較した結果、約20%以内で再現し、現在のJ-PARC施設遮蔽設計計算が十分な精度を有していることを検証した。
長家 康展; 奥村 啓介; 森 貴正; 中川 正幸
JAERI 1348, 388 Pages, 2005/06
高速かつ高精度な中性子・光子輸送モンテカルロ計算を実現するため、2つのベクトルモンテカルロコードMVPとGMVPが日本原子力研究所において開発されている。MVPは連続エネルギー法、GMVPは多群法に基づいている。これらのコードはベクトル計算機上において、既存のスカラーコードに比べて10倍以上の高速化を実現している。両コードは正確な物理モデル,詳細な幾何形状表現法,分散低減法等、実用コードとして十分な機能を有している。これらコードの第1版は1994年に公開され、これまで広範囲にわたって改良及び新機能の追加がなされてきた。主な改良点と新機能は(1)ENDF-6形式のファイル6を用いて表現された散乱モデルへの対応,(2)時間依存タリー,(3)ポイントワイズ応答関数を用いた反応率計算,(4)柔軟な線源の指定,(5)任意温度における連続エネルギー計算,(6)固有値問題における分散のバイアス評価,(7)点検出器及び面検出器評価法,(8)確率論的幾何形状モデル,(9)炉雑音解析機能等である。本報告書では2つのコードで用いられている物理モデル,幾何形状表現法,新たな機能及びそれらの使用法が記載されている。
森 貴正; 奥村 啓介; 長家 康展
Transactions of the American Nuclear Society, 84, p.45 - 46, 2001/06
原研で開発を進めているモンテカルロコードMVP/GMVPの特徴と開発の現状を報告する。本コードは汎用中性子-光子輸送計算コードとしての基本機能を有しており、国内において炉物理解析の分野を中心に広くしようされている。その特徴と主な機能としては、(1)ベクトル化とパラレル化、(2)多重格子表現と確率論的幾何形状モデル、(3)断面積確率テーブル法、(4)任意温度計算機能、(5)燃焼計算機能、(6)固有値問題における摂動計算機能、(7)豊富なタリー機能、等があげられるが、最近では、加速器駆動未臨界炉への適用に重点をおいた開発を進めている。そのために、高エネルギー粒子輸送計算機能及びFeynman-
実験のシミュレーション(炉雑音解析)機能を新たに開発し、TIARA鉄透過実験及びFCA炉雑音実験の解析を実施し、その妥当性、有効性を検証した。
森 貴正; 奥村 啓介; 長家 康展
Advanced Monte Carlo for Radiation Physics, Particle Transport Simulation and Applications, p.625 - 630, 2001/00
原研で開発を進めている連続エネルギーモンテカルロコードMVPの特徴と開発の現状を報告する。本コードは汎用中性子・光子輸送コードとしての基本機能を有しており、国内において広く使用されている。その特徴と特別な機能として、(1)ベクトル化とパラレル化、(2)多重格子表現と確率論的幾何形状モデル、(3)断面積確率テーブル法、(4)任意温度計算機能、(5)燃焼計算機能、(6)固有値問題における摂動計算機能、等があげられる。
Petkov, P.*; 竹田 敏一*; 森 貴正
Annals of Nuclear Energy, 26(10), p.935 - 942, 1999/00
キャラクターリスティックス法に基づく2次元中性子輸送計算コードMARIKOの線源項(散乱源等)の2つの取り扱い法:(1)一様分布近似、(2)線形分布近似の精度の検証を、いくつかのベンチマーク問題を対象として、高精度モンテカルロ計算コードGMVPと比較することによって行った。対象とした問題は、Kavenokyによる2つの1群固定源問題と4つの6群NEACRP固有値問題である。さらに、新たに6群の六方格子形状固定源問題を提案した。ベンチマーク計算の結果、強い吸収材のために中性子束空間分布の傾きが大きい場合には、一様分布近似では詳細な空間変数の離散化が必要となった。一方、線形分布近似では、その精度は計算体系の複雑さには依存せず、高精度の計算が低計算コストで可能であることが明らかになった。
西田 雄彦; 佐々 敏信; 高田 弘; 滝塚 貴和
Proc. of 2nd Int. Conf. on Accelerator-Driven Transmutation Technologies and Applications, 1, p.668 - 674, 1996/00
オメガ計画に従って加速器消滅処理システムの概念検討を進めているが、その性能予測用計算コードシステムACCLの開発及び高度化を行った。数GeV~20MeV領域のハドロン核反応・輸送過程を扱うカスケードコード(NMTC/JAERI)では、核内での核子の反射屈折効果の採用、核子-核子散乱断面積の更新、核子-原子核散乱断面積の採用全断面積の評価済データによる差し替え及び核分裂パラメータの調整等を行い加速器消滅処理システムの重要因子である核破砕中性子源の強度及び分布の予測精度を向上させた。20MeV以下では、これまでの中性子輸送コードTWOTRAN2(Sn)及びMORSE(モンテカルロ)を、高度化されたTWODANT及びMCNP4Aでさしかえ、消滅炉心の計算時間の大巾な短縮を達成した。また従来の核データライブラリENDF-B4ではなく、最新のJENDL3.2に対応する73群定数ファイルを作成し計算精度を向上させた。
森 貴正; 中川 正幸
JAERI-Data/Code 94-007, 152 Pages, 1994/08
JAERI-Data-Code-94-007.pdf:3.92MB
高速高精度中性子・光子輸送モンテカルロ計算の実現のために、新しいベクトル化アルゴリズムを開発し、ベクトルスーパーコンピュータFACOM VPシリーズ用に、2つのモンテカルロコードMVPとGMVPを開発した。前者は連続エネルギー法、後者は多群法に基づいている。これらのコードの計算速度はFACOM VP-2600上で多くの問題に対して、既存スカラーコードの10倍以上の高速化を実現している。両コードは汎用コードとして必要な機能(物理モデル、幾何形状表現法、分散低減法等)を有している。また、ベクトルスーパーコンピュータだけでなく、ベクトル-パラレル方式のスーパーコンピュータ上での並列計算やUNIXをOSとするワークステーション上での実行も可能となっている。さらに、連続エネルギー計算のために、主にJENDL3に基づいた多くの核種の核データライブラリーも用意されている。
佐々木 誠*; 中川 正幸; 森 貴正
Comput. Assist. Mech. Eng. Sci., 1, p.177 - 189, 1994/00
モンテカルロ計算の高速化のために、まずベクトルスーパーコンピュータ用の二つのコード、即ち多群法によるGMVPと連続エネルギー法によるMVPを開発した。これらはFACOM VP上で従来コードに比べ十倍以上の高速化を達成した。更に並列処理による高速化を試みた。これにはベクトルパラレル方式(MONTE4)、高並列スカラー方式(AP1000)及びワークステーションによるネットワークを利用した処理の三方式を試みた。MONTE4では4cpuを用いて約18倍の高速化を実現した。高並列では80~100%の並列化効率を得た。ワークステーションでも4タスクの場合は90%以上の効率となったが、固定源問題では各計算機の能力を考慮してジョブのスケジューリングをする事がより効果的であることが明らかとなった。
森 貴正; 中川 正幸; 佐々木 誠*
Journal of Nuclear Science and Technology, 29(4), p.325 - 336, 1992/04
連続エネルギーモンテカルロ法に用いられる詳細な物理モデルに対しても高い効率を得られるベクトル化の方法を研究し、その結果を基に汎用ベクトル化連続エネルギーコードMVPを開発した。二つの典型的な問題に対して、従来のスカラーコードVIM及びMCNPと比較することによって本方法の特性を評価した。MVPコードでは95%以上のベクトル化率が達成されており、FACOM/VP-2600計算機上で従来のコードの8~22倍の計算速度が実現された。
小手川 洋; 笹本 宣雄; 田中 俊一
JAERI-M 87-010, 28 Pages, 1987/02
連続エネルギ-モデル・モンテカルロコ-ドMCNPを用いて、JPDR遮蔽コンクリ-トにおける放射化放射能の実験値の解析、黒鉛球中・低エネルギ-中性子透過実験の解析を行ない、本コ-ドの熱中性子および熱外中性子輸送計算の精度を評価した。その結果、熱中性子スペクトルは精度良く計算できるものの、ほぼ1/Eスペクトルに近い熱外中性子スペクトルに対して過大評価する事が明らかになった。
中川 正幸; 森 貴正
JAERI-M 84-126, 74 Pages, 1984/07
モンテカルロコードMORSE-CGの改良版として開発したMORSE-DDコードに関する報告である。このコードは主に、強い非等方散乱を扱う核融合炉ニュートロニクスの計算のために作成した。断面積としては、従来Pe法に代って、二重微分型断面積ライブラリーを用いる。これによって、より精度の高い中性子輸送計算が行える上に負の中性子束やray effectの様な問題が解決される。また、本コードには新しい評価法や、外部中性子源発生リーチンが組み込まれている。
関 泰; 飯田 浩正; R.T.Santoro*; 川崎 弘光*; 山内 通則*
Nucl.Technol./Fusion, 2, p.272 - 285, 1982/00
原研が1979年にIAEA国際協力トカマク炉のワークショップに提案したINTOR-Jのダイバータ間隙と中性粒子入射ポートからの放射線ストリーミングの影響を評価した。その結果中性粒子入射ポートからの放射線ストリーミングはドリフト管のサポート部がしゃへいとして有効であるので、許容できるものであった。しかしながらダイバータ間隙からの中性子ストリーミングは炉停止後に人間が炉に近接するには高すぎる誘導放射能を生成することが示された。この種の放射線ストリーミング計算にモンテカルロとモンテカルロ、および2次元Snとモンテカルロを結合させた計算手法が有用であることを示した。
関 泰; 飯田 浩正; R.T.Santoro*; 川崎 弘光*; 山内 通則*
Transactions of the American Nuclear Society, 38, p.555 - 557, 1981/00
原研が1979年にIAEA国際協力トカマク炉(IAEA)のワークショップに提案したINTOR-Jのダイバータ間隙と中性粒子入射ポートからの放射線ストリーミングの影響を評価した。2次元Sn輸送計算法と3次元モンテカルロ計算法を結合させて複雑形状におけるストリーミング解析を効果的に行なった。
中川 正幸; 朝岡 卓見
JAERI-M 8556, 40 Pages, 1979/11
モンテカルロ法を用いて、摂動計算により反応度を求めるプログラムを作成した。コードはMORSEを修正する形で作った。計算は、統計誤差で小さくするために、相関サンプリング法を用いており、Similar Flight Path法と、Identival Flight Path法の二つが選択できる。従来の摂動計算法では、一次摂動項のみ求めていたが、更に二次項まで計算できるように、改良した。本稿では、計算式の導出、反応度の評価法、プログラムの計算の流れ、主要なサブルーチンのフォートランリスト及び、出力例を示すと共に、入力方式が説明されている。
朝岡 卓見; 宮坂 駿一
Journal of Nuclear Science and Technology, 14(8), p.603 - 609, 1977/08
被引用回数：0モンテカルロ法による隠蔽計算の実用的分散低減手法として、粒子飛行方法についての簡単なバイヤス法を新しく開発した。散乱された粒子のうち、進行方向が検出器へ向かっていないものは、その粒子の重みが最初の粒子源の重みに比べて十分小さくて、もはや重要でない場合にはkillされる。このようにして、検出器反応率を精度良く求めるために必要な粒子サンプル数を減らすのである。 この手法を多群中性子・ガンマ線輸送計算コードMORSEに組み込み、テスト計算を球状の高速中性子体系に対して行った。その結果、このバイヤス法は、中性子透過問題ばかりでなく、中性子倍増問題にも分散低減の機能を果すことが明らかにされた。すなわち原子炉の有効増倍率も中性子束も、path-length stretching法と比べ、同じ計算時間でより精度良く求められている。さらに、この粒子飛行方向バイヤス法は、他の分散低減手法と組み合わすことにより、より効果を現すことも示されている。
朝岡 卓見; 中原 康明; 伊勢 武治; 筒井 恒夫; 西田 雄彦; 堀上 邦彦; 藤村 統一郎; 出田 隆士; 鈴木 忠和
JAERI-M 5557, 32 Pages, 1974/02
原子炉計算コードの大型化、多様化に伴い、それらの適用性、有効性あるいは精度の評価のためベンチマーク・テストが要求されている。ベンチマーク・テストには、実験の解析による核断面積などのチェックのテストもあるが、本報では数値解析の立場からのテストのみを扱う。この際には誤差評価ずみのいわゆる厳密解を基準とするわけで、テストのためのベンチマーク問題もその観点からえらばれなければならない。当面の興味の対象として、中性子とガンマ線の輸送を扱うモンテ力ルロ、S
、拡散近似、およびこれらの方法による空間依存動特性の代表的計算コードがえらばれた。そして、現在までに各国で実施された、これらコードの性能テストの総括と評価をした。特に1次元Sコードについては、計算に適している角度求積法とSの近似オーダー、および計算時間についての一般的結論を得た。
長家 康展; 奥村 啓介; 森 貴正
no journal, ,
1980年後半から原子力機構において、連続エネルギー法に基づく中性子・光子輸送汎用モンテカルロコードが開発されている。MVPコードは、原子炉炉心設計・解析、臨界安全と遮へいのような原子炉への応用を目的としている。コードは、1994年に初版をリリース、2005年に第2版をリリースして以来、国内で幅広く用いられている。原子炉応用に対して進歩してきたモンテカルロ法を取り込み、これまで修正と機能拡張が行われてきた。第3版に対する主な機能としては、実効増倍率に対する摂動計算、遅発中性子の取り扱い、群定数生成機能、厳密な共鳴弾性散乱モデル、原子炉動特性パラメータ計算機能である。これらの機能はMVPコードに統合され、第3版として近いうちに国内向けに公開される予定である。
長家 康展
no journal, ,
1980年後半から原子力機構において、連続エネルギー法に基づく中性子・光子輸送汎用モンテカルロコードが開発されている。MVPコードは、原子炉炉心設計・解析、臨界安全と遮へいのような原子炉への応用を目的としている。コードは、1994年に初版をリリース、2005年に第2版をリリースして以来、国内で幅広く用いられている。原子炉応用に対して進歩してきたモンテカルロ法を取り込み、更なる修正と機能拡張が行われ、2018年にMVP第3版がリリースされた。第3版に対する主な機能としては、実効増倍率に対する摂動計算、遅発中性子の取り扱い、群定数生成機能、厳密な共鳴弾性散乱モデル、原子炉動特性パラメータ計算機能である。会議では、これらの機能について説明する予定である。
