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論文

中性子実験装置J-PARC編,15; MLF計算環境

中谷 健; 稲村 泰弘

波紋, 26(1), p.42 - 45, 2016/02

J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)では建設当初からMLF計算環境グループが組織され、このグループによりMLFの中性子実験装置のためのイベントデータ収集システム、データ解析ライブラリ、実験制御ソフトウェアフレームワークが開発、運用されている。本入門講座では、MLF計算環境グループにより新規に開発された、大強度中性子を最大限利用するための汎用イベントデータ収集システム、様々な実験装置で多次元データ解析を可能にするデータ解析フレームワーク、実験監視および多種多様かつ大容量データの取り扱いを遠隔から可能にする外部アクセス計算環境について報告する。

論文

Comparison method for neutron activation analysis with $$gamma$$-$$gamma$$ matrix

藤 暢輔; 大島 真澄; 初川 雄一; 早川 岳人; 篠原 伸夫

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 250(2), p.373 - 376, 2001/11

 被引用回数:16 パーセンタイル:24.3

一般的に放射化分析では、元素の定量を行う際にあらかじめ定量されている標準試料との$$gamma$$線強度の比較を行うことによって、定量を行う。この相対的な定量(比較法)では、絶対定量の際に必要であるさまざまな核データや検出器の効率などを用いないため、それらに起因する誤差が大幅に低減され、精度の高い定量を行える。これまでは単元素に対して比較法による定量が行われてきた。多重$$gamma$$線を用いた微量元素分析では、化学分離を行うことなく同時に多種の核種を定量することが可能である。従来の1次元スペクトルを用いた放射化分析では、多くの場合、多種の核種を同時に定量することが困難である。そのため、多元素同時に扱った比較法はこれまで行われていない。多重$$gamma$$線を用いた微量分析において、精度の高い定量を行うために多元素同時に比較法を適用した。23種類の元素を含む標準試料を用意して比較法による定量を行った結果、多重$$gamma$$線を用いた微量分析においても比較法が適用可能であり、また有効であることを示した。さらにこの方法を用いて同時に50元素まで定量が可能であることを示唆した。

報告書

界面面積輸送モデルに関する基礎研究,1(委託研究)

三島 嘉一郎*; 中村 秀夫

JAERI-Review 2001-012, 51 Pages, 2001/03

JAERI-Review-2001-012.pdf:2.26MB

原子炉事故時挙動最適評価解析コードの予想精度向上を目的として、二流体モデルに界面面積輸送モデルを組み込み、気液二相流モデルに予測する試みがなされている。しかし本モデルは開発途上のため、依然として多くの理論的考察と実験データの蓄積が必要である。本研究は、界面面積輸送モデルの開発に寄与するため、大口径円管内の多次元的な気液二相流で界面面積分布を測定し、流動特性の把握とデータベースの構築を目指すものである。11年度は、本モデルの開発及び大口径管内気液二相流の特性解明にかかわる研究をレビューした。その結果、1次元的に気泡形状が球形に近い気泡流では、ダブルセンサプローブが良い計測結果を出しているが、スラグ流やプラグ流等の多次元的流動では、界面面積計測法、理論的考察ともに未完成で、開発要素が大きいことを明らかにした。これらの結果を今後の研究計画に反映させる。

報告書

Numerical Investigation on Thermal Stratification and Striping Phenomena in Various Coolants

Yang Zumao*; 村松 壽晴

JNC-TN9400 2000-009, 81 Pages, 2000/02

JNC-TN9400-2000-009.pdf:47.3MB

原子炉構造物に熱疲労を与える温度成層化現象およびサーマルストライピング現象について、その熱流動上の特徴を把握することは、原子炉設計の観点から重要である。本研究では、核燃料サイクル開発機構で開発された多次元熱流動解析コードAQUAを用い、水,ナトリウム,鉛および炭酸ガスを冷却材として用いた場合の熱流動上の特徴を数値解析により抽出する。温度成層化現象については、リチャードソン数Riをパラメータとして合計8ケースを解析し、以下の結果を得た。(1)流体物性および計算初期条件は、同現象を支配する浮力、熱拡散などの効果に大きな影響を与える。(2)炭酸ガスを用いた場合の熱流動上の特徴は、この他の流体を用いた場合のそれらと大きな違いを示し、特に温度成層界面近傍における運動量および熱量の交換特性に関する差異が顕著である。サーマルストライピング現象については、同現象を特徴づける熱流動上の特徴の内、温度ゆらぎ振幅の空間分布特性についての評価を行い、以下の結果を得た。(1)高乱流条件である今回のサーマルストライピング解析結果は、前記の温度成層化現象で抽出された特徴と比較して、違いが認められた。(2)今後の温度ゆらぎ周波数の検討では、炭酸ガスを冷却材に用いた場合に低流速領域での特徴把握に、その他の冷却材を用いた場合に剪断流領域での特徴把握に注意を払う必要がある。

報告書

多次元熱流動解析のポスト処理システムの構築

三宅 康洋*; 中根 茂*; 西村 元彦; 木村 暢之

JNC-TN9400 2000-016, 40 Pages, 1999/12

JNC-TN9400-2000-016.pdf:3.71MB

従来、多次元熱流動解析コードを用いた解析結果の可視化については2次元のプロットを各断面毎に日本語ラインプリンタ(NLP)へ出力することで対応していた。しかし、現象を把握するためには非常に多くのプロットを出力する必要があることから、時間と手間がかかり、解析結果を即座に確認することができなかった。また、出力結果は白黒描画であることから、視覚的に現象を把握するのが困難であった。そこで、熱流動現象の可視化ツールとして学術界および工業界で信頼性の高いMicroAVS(参考文献)およびFieldView(参考文献)を導入し、短時間で、かつ効率的に説得力のある解析結果の表示を得ることを目的として、多次元熱流動解析コードから可視化ツールへの物理データの引き渡しを行うポスト処理システムを構築した。その結果、これまで紙面上でしか確認できなかった解析モデル構造および解析結果をパソコン画面上で容易かつ迅速に確認できるようになった。さらに、カラー表示・印刷が可能となり、報告書等に掲載するプロットに品質の高い説得力のある表示(画像)を扱うことができるようになった。また、過渡熱流動現象解析に対して、可視化ツールのアニメーション機能を用いて現象の時間推移を動画で確認できるようになり、過渡現象を視覚的にとらえることが可能となった。

論文

Theoretical study of an isotope effect on rate constants for the CH$$_{3}$$+H$$_{2}$$$$rightarrow$$CH$$_{4}$$+H and CD$$_{3}$$+H$$_{2}$$$$rightarrow$$CD$$_{3}$$H+H reactions using variational transition state theory and the multidimensional semiclassical tunneling method

黒崎 譲*; 高柳 敏幸

Journal of Chemical Physics, 110(22), p.10830 - 10842, 1999/06

 被引用回数:18 パーセンタイル:48.36(Chemistry, Physical)

反応CH$$_{3}$$+H$$_{2}$$$$rightarrow$$CH$$_{4}$$+H(I)及びCD$$_{3}$$+H$$_{2}$$$$rightarrow$$CD$$_{3}$$H+H(II)の反応速度における同位体効果について、変分的遷移状態理論及び準古典的多次元トンネリング法を用いて理論的に考察した。まず、反応IとIIのポテンシャル面を量子化学的手法により計算した。次に、得られたポテンシャル面を用いて、多次元トンネリングを準古典的に考察した変分的遷移状態理論により反応速度定数を求めた。実験的には、5Kの固体パラ水素中で、反応IIの方が反応Iより反応速度が速いことが報告されている。ここでの計算の結果、理論的にも反応IIの方が反応Iよりも5Kで反応速度が速いことが予測され、実験結果を定性的に説明することができた。

報告書

多次元熱流動解析コードAQUAへのエアロゾルモデルの組み込み

木曽原 直之; 山口 彰

PNC-TN9410 98-028, 33 Pages, 1997/12

PNC-TN9410-98-028.pdf:0.93MB

高速炉安全解析の一環として、ナトリウム燃焼時エアロゾルの主要機器等へ移行量、空気中湿分との反応量および燃焼熱のエアロゾル粒子を介したふく射伝熱による周囲構造物への影響を評価する必要がある。このために、従来からエアロゾルの挙動解析にはABC-INTG(Aerosol Behavior in Containment-INTeGrated Version)が用いられてきた。しかし、ABC-INTGは1セルモデルによる均一な雰囲気における挙動を計算するコードであるため、より詳細な室内のエアロゾル濃度分布を把握することを目的として、多次元熱流動解析コードAQUAにABC-INTGで用いられているエアロゾル計算モデルを組み込むこととした。AQUAは多セルモデルによりガスの熱流動を計算し、エアロゾル粒子の空間的な濃度分布を詳細に評価できる。一方、ABC-INTGは1セル内におけるエアロゾル粒子の発生、凝集、壁や床への付着を計算し、エアロゾル粒径分布と濃度を求めることができる。つまり、この両者の長所を組み合わせることによって、エアロゾル特有の挙動計算を行いつつ流体の流れを解析しエアロゾルの室内での移動を把握しようとするものである。ABC-INTGとAQUAはそれぞれ別途開発されたコードであるため、そのモデル化の違いのためのインターフェイスプログラムが重要になる。組み込みに際して、オリジナルのABC-INTGからの各計算モデルのサブルーチンを抽出・修正・追加し、インターフェイスプログラムを介してAQUAとデータ授受を行いながら過渡計算を行えるように整備した。本報告書ではエアロゾルモデルとその組み込み手法について述べる。また、試計算として単純な体系の解析を実施し、物理的に妥当な結果を得ることもできた。これにより、AQUAコードにおいてエアロゾルを取り扱うことが可能となり、ナトリウム燃焼時のガスの熱流動とエアロゾルの挙動を連携させた詳細な解析を実施できる見通しを得ることができた。

論文

有限要素法にやさしい?人工粘性の形; CIP法における人工粘性項に関する考察

内海 隆行*; 功刀 資彰; Zhang, Y.*

CIPUS Annual Report, 0, p.1 - 7, 1996/00

CIP法による双曲型偏微分方程式の数値解析では、移流項計算と非移流項計算が分離して行われるが、移流項計算における数値粘性が小さいことから圧縮性流体運動において現われる衝撃波前後での物理量の不連続を数値的に取り扱うためにVon Neumann-Richtmyer(N-R)型人工粘性項を非移流項計算に導入することが必要となる。これまでCIP法で用いられてきた人工粘性項は、圧縮領域においては衝撃波面における熱エネルギーと運動エネルギーの交換をRankine-Hugoniotの関係を満たすようにし、非圧縮領域においてはゼロとするものであり、空間変数に関しては連続ではあるが微分可能でない関数である。しかし近年CIP法に関連して、微分代数的CIP法、CIP-有限要素、局所補間微分オペレータ法(IDO)のように人工粘性項の微分可能な関数表現を用いることが好ましい数値解析手法が提案されてきている。本報告では、人工粘性項の1次元における解析関数的表現の検討を通して、一般座標・多次元への拡張可能な人工粘性項を提案する。

報告書

AQUAコードによるCCTL-CFR試験解析

三宅 康洋*

PNC-TN9440 94-021, 84 Pages, 1994/09

PNC-TN9440-94-021.pdf:2.11MB

自然循環崩壊熱除去条件での複数集合体内の熱流動現象を多次元熱流動解析コードを用いて解析する際のモデル化手法及び集合体間の熱移行がある条件での集合体内温度分布の予測手法の確率を図ることを目的として,集合体間熱移行に関するCCTL-CFR試験について,AQUAコードを用いた解析を行なった。解析の内容は以下の3点である。1.CFR試験解析。 .横方向の熱の流れに関するパラメーター解析。 3.軸方向流動抵抗分布,パーミアビリティー分布の効果の検討。 試験解析の結果,解析結果は実験結果と非常によく一致した。解析結果の傾向としては,被冷却の条件では,実機の3%$$sim$$10%レベルの流速条件の範囲で集合体の温度分布が実験と非常によく一致している。また,被加熱の条件では,加熱されている壁近傍の流体温度を相対的に低く評価する傾向にある。 試験解析及びパラメーター解析の結果から,今後,AQUAコードによる集合体内熱流解析手法として,以下を用いることが有効といえる。 (1)メッシュ分割-スタガードハーフピンメッシュ分割(2)軸方向の流動抵抗,PERMEABILIRY-内部サブチャンネルと周辺及びコーナーサブチャンネルに分類して入力する。 (3)径方向流動抵抗及びPERMEAVILITY-感度は小さく,PERMEAVILIRYについてはメッシュ分割内の流路に対応したものを用い,流動抵抗については用いないものとする。

論文

非圧縮性多次元二流体モデルの数値解法; 構成方程式の評価に適する解法

富山 明男*; 片岡 勲*; 大川 富雄*; 平野 雅司

日本機械学会論文集,B, 59(566), p.3003 - 3008, 1993/10

著者らは、これまでに非圧縮性流れの多次元解析に広く用いられているSOLA法の改良法を提案するとともに、この改良法を組み込んだSOLA法に基づき、超音速流れから非圧縮性流れまで統一的に取扱える多次元二流体モデルの数値解法を提案した。本報では、この解法で、気液両相とも非圧縮性を仮定することにより、パーソナルコンピュータ上でも十分計算可能な多次元二流体モデルの数値解法を提示した。さらに、著者らが常温-常圧の水-空気系で行った多次元二相流に関する小型実験の結果と本手法による計算結果とを比較した。この結果、本手法により定性的に妥当な結果が効率良く得られた。これにより、本手法が多次元二流体モデルの構成方程式の開発に有用な手段となりえることが確認できた。

論文

改良SOLA法による断熱二流体モデルの数値解法; 第1報,数値解法

平野 雅司; 冨山 明男*

日本機械学会論文集,B, 58(556), p.3613 - 3618, 1992/12

原子炉の事故解析の分野では、二流体モデルを用いた過渡二相流解析が広く行われている。二流体モデルでは、気相と液相の各々に対して保存方程式を考慮するため、解くべき方程式や構成式の数が多い。従って、特に多次元の場合は、単純で効率的な数値解法の確立は重要といえる。本報では、既に提案済みの単相多次元非圧縮性粘性流れの数値解法である改良SOLA法を基に、圧縮性を考慮した多次元断熱二流体モデルの基礎式に適用できる解法を提案した。本解法では、アルゴリズムが著しく単純で境界条件の設定が容易である等のSOLA法の特徴がそのまま保存されているのみならず、反復収束特性が改善されている改良SOLA法の特徴も保存されている。

論文

改良SOLA法による断熱二流体モデルの数値解法; 第2報,相遷移の取扱い方と数値計算例

平野 雅司; 冨山 明男*

日本機械学会論文集,B, 58(556), p.3619 - 3624, 1992/12

第1報(同時投稿)では、単相非圧縮性粘性流れの数値解法である改良SOLA法を基に、圧縮性を考慮した断熱二流体モデルの基礎式に適用できる解法を提案した。この解法は、アルゴリズムが著しく単純で境界条件の設定が容易である等の大きな特徴を有している。本報では、この解法の有用性を検証するとともに、ある位置での相状態が時間の経過とともに単相から二相へ、又は、二相から単相へと変化する。いわゆる相遷移の数値的取扱いを検討することを目的として、この解法を二相流数値解法の基礎的な検証問題に適用した。対象とした問題は、単純形状における重力による気液の置換の問題である。その結果、こうした流動状態の動的変化が大きい問題についても、本解法では円滑に数値解が求まることが確認された。

口頭

ナトリウムコラム状漏えい燃焼試験結果に基づく燃焼挙動の多次元効果の検討

大野 修司

no journal, , 

高速炉冷却材ナトリウムが大流量で漏えいして空気中で燃焼する挙動を調べた試験における装置内部温度や酸素濃度の測定結果をもとに、ナトリウム燃焼とその熱影響の多次元熱流動効果について分析評価した。

口頭

Application of grid convergence index estimation for uncertainty quantification in V&V of multidimensional thermal-hydraulic simulation

田中 正暁

no journal, , 

多次元解析コードを用いた解析評価に対して、V2UPと呼ばれる実機予測解析までを対象とする具体的なV&V実施手順を整備、提案している。V2UPにおいては、検証解析の初段階であるVerificationとFundamental Validationの各ステップにおいて格子収束性(GCI)評価による解析結果の不確かさ評価を実施することとしている。そこで、V2UPにおける標準(推奨)評価手法を設定するため数値解析を実施し、複数のGCI評価手法を適用して不確かさ評価を実施した。それにより、われわれがEcaの最小2乗法によるGCI評価手法を修正して構築したSLS-GCI法の適用性が高く、標準手法として設定できることを確認した。

口頭

多次元粒子群最適化を用いた坑道壁面点群データからの小平面推定

松浦 勇斗*; 松川 瞬*; 板倉 賢一*; 早野 明; 鈴木 幸司*

no journal, , 

坑道周辺の不連続面分布は、坑道の安定性評価等にとって重要な情報である。近年、不連続面の取得には3Dレーザースキャナより得られた坑道壁面点群データを用いる手法が開発されている。その際、点群から小平面を推定する必要がある。本研究では、壁面形状に沿った小平面を推定する事を目的とし、多次元粒子群最適化(MDPSO)を用いて点群に対し面クラスタリングを行った。また推定された小平面を目視で作成した参照面との類似度で評価した。結果として、MDPSOを用いた面クラスタリングによる小平面推定が従来手法よりも参照面に近い小平面を推定することができ、有意水準5%で有意差があることが示された。

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