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報告書

MVP/GMVP 2; General purpose Monte Carlo codes for neutron and photon transport calculations based on continuous energy and multigroup methods

長家 康展; 奥村 啓介; 森 貴正; 中川 正幸

JAERI 1348, 388 Pages, 2005/06

JAERI-1348.pdf:2.02MB

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。

報告書

原子力コードの高速化(ベクトル/並列化編); 平成11年度作業報告書

足立 将晶*; 石附 茂*; 小笠原 忍*; 久米 悦雄; 箭竹 陽一*; 根本 俊行*; 川崎 信夫*; 川井 渉*

JAERI-Data/Code 2000-043, 220 Pages, 2001/02

JAERI-Data-Code-2000-043.pdf:7.39MB

本報告書は、平成11年度に計算科学技術推進センター情報システム管理課で行った原子力コードの高速化作業のうち、VPP500(一部SX-4含む)におけるベクトル化/並列化作業部分について記述したものである。原子力コードの高速化作業は、平成11年度に18件行われた。これらの作業内容は、今後同種の作業を行ううえでの参考となりうるよう、作業を大別して「ベクトル/並列化編」,「スカラ並列化編」及び「移植編」の3分冊にまとめた。本報告書の「ベクトル/並列化編」では、JAMコード及び3次元熱流体解析コードSTREAMを対象に実施したベクトル化作業について、相対論的分子軌道法コードRSCAT,相対論的密度汎関数法コードRDFT及び高速3次元中性子拡散ノート法コードMOSRA-Lightを対象に実施したベクトル並列化作業について記述している。

論文

Development of regional atmospheric dynamic and air pollution models for nuclear emergency response system WSPEEDI

古野 朗子; 山澤 弘実; Lee, S.; 辻田 祐一; 武宮 博*; 茅野 政道

Proceedings of 4th International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications (SNA 2000) (CD-ROM), 7 Pages, 2000/09

アジア領域での原子力発電所の増加に伴い、万一の事故時における周辺への影響評価の重要性が増大している。この要請に応えるため、緊急時環境線量情報予測システムWSPEEDIを開発した。現在WSPEEDIには2つのバージョンがある。実用化されている旧バージョンでは、乱流量や降水量などの予測ができないため、大気拡散計算の際に重要な大気境界層や降雨除去プロセスを極めて単純なパラメーターで置き換えている。これは温暖湿潤なアジア領域での計算を行う際には特に不利な条件となる。この問題を解決するたる、大気力学モデルと汚染モデルから成る第二のバージョンを作成した。大気力学モデルは風速、乱流量、降水を含む10の気象要素を細かい分解能で予測する。この組み合わせにより最初のバージョンの単純なパラメタリゼーションを排除することができ、より現実的な予測が可能になる。新しいバージョンは膨大な計算機資源を必要とするため、各モデルをベクトル化した。さらに現在並列化を施している。また限られた計算機資源を有効活用するため、異機種並列計算機間通信ライブラリStampiを導入した。講演では、新しいモデルの導入及び計算手法導入によってもたらされた利点について述べる。

報告書

原子力コードの高速化(ベクトル/並列化編); 平成10年度作業報告書

石附 茂*; 小笠原 忍*; 川井 渉*; 根本 俊行*; 久米 悦雄; 足立 将晶*; 川崎 信夫*; 箭竹 陽一*

JAERI-Data/Code 2000-018, p.217 - 0, 2000/03

JAERI-Data-Code-2000-018.pdf:6.35MB

本研究書は、平成10年度に情報システム管理課で行った原子力コードの高速化作業のうち、VPP500(一部AP3000含む)におけるベクトル化/並列化作業部分について記述したものである。原子力コードの高速化作業は、平成10年度に12件行われた。これら作業内容は今後同種の作業を行ううえでの参考となるうるよう、作業を大別して「ベクトル/並列化編」、「スカラ並列化編」及び「移植編」の3分冊にまとめた。本報告書の「ベクトル/並列化編」では、汎用トカマク回路シミュレーションプログラムGTCSPを対対象に実施したベクトル化作業について、イオン性融体分子動力学計算コードmsp2、渦電流解析コードEDDCAL、受動的冷却システム解析コードTHANPACT2、及びMHD平衡コードSELENEJを対象に実施したベクトル並列化作業について記述している。

報告書

原子力コードのVPP500におけるベクトル化、並列化及び移植(ベクトル化編); 平成9年度作業報告書

川崎 信夫*; 石附 茂*; 田邊 豪信*; 根本 俊行*; 川井 渉*; 小笠原 忍*; 足立 将晶*; 渡辺 秀雄*; 久米 悦雄

JAERI-Data/Code 99-026, 91 Pages, 1999/05

JAERI-Data-Code-99-026.pdf:2.9MB

本報告書は、平成9年度に計算科学技術推進センター情報システム管理課で行った原子力コードのVPP500における高速化作業のうち、ベクトル化作業部分について記述したものである。本報告書では、多次元二流体モデル構成方程式用コードACE-3D、原子核統計崩壊計算コードSD及びHENDEL炉内構造物実証試験部(T2)3次元熱伝導解析コードSSPHEATを対象に実施したベクトル化作業について記述する。

報告書

原子力コードのVPP500におけるベクトル化、並列化及び移植(並列化編); 平成9年度作業報告書

川井 渉*; 川崎 信夫*; 渡辺 秀雄*; 根本 俊行*; 石附 茂*; 田邊 豪信*; 小笠原 忍*; 足立 将晶*; 久米 悦雄

JAERI-Data/Code 99-020, 168 Pages, 1999/03

JAERI-Data-Code-99-020.pdf:5.34MB

本報告書は、平成9年度に情報システム管理課で行った原子力コードのVPP500における高速化作業のうち、並列化作業部分について記述したものである。原子力コードのVPP500(一部AP3000)における高速化作業は、平成9年度に14件行われた。これらの作業内容は、今後同種の作業を行ううえでの参考となりうるよう、作業を大別して、「並列化編」、「ベクトル化編」、及び「移植編」の3分冊にまとめた。本報告書の並列化編では、円筒座標系直接数値解析コードCYLDNS44N、放射能粒子拡散予測コードWSPEEDI、拡張量子分子動力学コードEQMD及び三次元熱流体解析コードSTREAMを対象に実施した並列化作業について記述している。

報告書

原子力コードのVPP500におけるベクトル化、並列化及び移植(並列化編); 平成8年度作業報告書

渡辺 秀雄*; 川井 渉*; 根本 俊行*; 川崎 信夫*; 田辺 豪信*; 鈴木 信太郎*; 原田 裕夫; 庄司 誠; 久米 悦雄; 藤井 実

JAERI-Data/Code 97-052, 160 Pages, 1997/12

JAERI-Data-Code-97-052.pdf:4.17MB

本報告書は、平成8年度に計算科学技術推進センター情報システム管理課で行った原子力コードのVPP500における高速化及び移植作業のうち、並列化作業部分について記述したものである。原子力コードのVPP500における高速化及び移植作業は、平成8年度に11件行われた。これらの作業内容は、同種の作業を行うユーザに有益な情報を提供することを意図して、「並列化編」、「ベクトル化編」、「移植編」の3冊にまとめられている。本報告書の「並列編」では、2次元相対論的電磁粒子コードEM2D、円筒座標系直接数値シミュレーションコードCYLDNS、ダイヤモンド型結晶を扱う分子動力学コードDGRに対して行ったベクトル並列化作業について記述されている。

報告書

原子力コードのVPP500におけるベクトル化、並列化及び移植(ベクトル化編); 平成8年度作業報告書

根本 俊行*; 川井 渉*; 川崎 信夫*; 渡辺 秀雄*; 田辺 豪信*; 鈴木 信太郎*; 原田 裕夫; 庄司 誠; 久米 悦雄; 藤井 実

JAERI-Data/Code 97-051, 142 Pages, 1997/12

JAERI-Data-Code-97-051.pdf:3.91MB

本報告書は、平成8年度に計算科学技術推進センター情報システム管理課で行った原子力コードのVPP500における高速化及び移植作業のうち、ベクトル化作業部分について記述したものである。原子力コードのVPP500における高速化及び移植作業は、平成8年度に11件行われた。これらの作業内容は、同種の作業を行うユーザに有益な情報を提供することを意図して、「並列化編」、「ベクトル化編」、「移植編」の3冊にまとめられている。本報告書の「ベクトル編」では、中性子・光子輸送計算コードDORT-TORT、気体流動解析コードFLOWGR、相対論的ボルツマン・ウェーリング・ウーレンベック法によるシミュレーションコードRBUUに対して行ったベクトル化作業について記述されている。

報告書

粒子コードの共有メモリ型ベクトル並列計算機での並列化

大田 敏郎*; 折居 茂夫*

JAERI-Data/Code 97-007, 22 Pages, 1997/03

JAERI-Data-Code-97-007.pdf:0.79MB

粒子コードを共有メモリ型並列計算機T90の並列化コンパイラを用いて並列化した。その結果、自動並列化では十分な性能向上が得られなかったが、並列化のために用意されたディレクティブを挿入すること、およびある一つの有効なベクトル並列化手法を使用することによって十分な性能向上を得ることができ、4CPU使用時にオリジナルコード比で約3.2倍の加速率が得られた。性能向上作業の過程とその効果について共有メモリ型ベクトル並列計算機の特徴と共に述べる。

報告書

原子力コードのVPP500におけるベクトル化、並列化及び移植(MVP・GMVP,QMDRELP,EQMD,HSABC,CURBAL,STREAM V3.1,TOSCA,EDDYCAL,RELAP5/MOD2/C36-05,RELAP5/MOD3); 平成7年度作業報告

根本 俊行*; 渡辺 秀雄*; 藤田 豊蔵*; 川井 渉*; 原田 裕夫; 五來 一夫; 山崎 和彦; 庄司 誠; 藤井 実

JAERI-Data/Code 96-022, 362 Pages, 1996/07

JAERI-Data-Code-96-022.pdf:8.17MB

計算科学技術推進センター情報システム管理課では平成7年度にVPP500計算機上でユーザから依頼された8本の原子力コードのベクトル化、並列化及び2本原子力コードの移植作業を行った。即ち、汎用中性子・光子輸送計算コードMVP・GMVP、相対論的QMDコードQMDRELPの2本の並列化、拡張QMDコードEQMD、断熱基底計算コードHSABCの2本のベクトル並列化、バルーニング乱流シミュレーションコードCURBAL、3次元非定常圧縮性流体解析コードSTREAM V3.1、プラズマ運転解析コードTOSCA、渦電流解析コードEDDYCALの4本のベクトル化、軽水炉安全性解析コードRELAP5/MOD2/C36-05、同コードRELAP5/MOD3の2本の移植を行った。本報告書では、これらの作業内容を記述する。

報告書

MVP/GMVP連続エネルギー法及び多群法に基づく汎用中性子・光子輸送計算モンテカルロコード

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。

論文

Application study of parallel processing to the particle transport simulation

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。

論文

Effects of core models and neutron energy group structures on xenon oscillation in large graphite-moderated reactors

山下 清信; 原田 裕夫; 村田 勲; 新藤 隆一; 鶴岡 卓也*

Journal of Nuclear Science and Technology, 30(3), p.249 - 260, 1993/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:18.79(Nuclear Science & Technology)

本報は、大型黒鉛減速炉のキセノン振動を2次元或いは3次元の炉心モデルで多群拡散理論を用いて解析し、炉心モデル及びエネルギー群構造の違いがキセノン振動挙動の評価に与える効果を検討した結果を報告するものである。精度の高いキセノン振動挙動の評価には、キセノンの中性子吸収断面積の変化が大きい0.1eVと0.65eVの間の熱中性子領域の群構造が出力分布の振動幅及び周期に有意な影響を与えるのでこの領域を詳細に扱ったエネルギー群構造の群定数を用いた多群計算が重要であることが明らかとなった。また、3次元R-O-Zモデルより得られたしきい値は、2次元R-Zモデルのしきい値と一致し、2次元R-Oモデルのしきい値と一致しなかった。このため、キセノン振動が発生し始める炉心出力のしきい値の評価には、3次元R-O-Zのモデルの代わりに2次元R-Zモデルを使用することができるが、2次元R-Oモデルは使用できないことが明らかとなった。これは、軸方向の出力分布の影響が評価できないからである。

論文

Point detector estimator for a vectorized Monte Carlo code

森 貴正; 中川 正幸; 佐々木 誠*

Journal of Nuclear Science and Technology, 29(12), p.1224 - 1227, 1992/12

モンテカルロ法による実験解析や遮蔽計算に広く用いられている点検出器評価法のベクトル化の研究を行い、原研で開発を進めている汎用多群ベクトル化モンテカルロコードGMVPに組み込んだ。FNSで測定された酸化リチウム平板からの漏洩中性子スペクトルの解析を行い、汎用スカラーコードMORSE-DDと比較することによって、その性能を評価した。GMVPでは98%以上のベトクル化率が達成されており、ベトクル計算によって約25倍の計算速度向上が得られた。その結果、実効的にMORSE-DDの約60倍の計算速度が実現された。これによって多くの計算時間を必要とした多数の点検器を用いる計算がベトクル化コードによって効率的に行うことが可能となった。本研究の結果は連続エネルギー法や他のNext event評価法のベクトル化にも適用できる。

論文

Vectorization of continuous energy Monte Carlo method for neutron transport calculation

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。

論文

富士通VP-2600、日本電気SX-3のベンチマーク

M.L.Simmons*; H.J.Wasserman*; O.M.Lubeck*; C.Eoyang*; R.Mendez*; 原田 裕夫; 石黒 美佐子*

日経コンピュータ, 0(262), p.172 - 178, 1991/09

第2世代のスーパーコンピュータ2機種、Fujitsu VP2600(原研設置)とNEC SX-3の性能をロスアラモス国立研究所のベンチマークコードとメンデス流体力学コードを用いて分析した。比較のために、シングル・プロセッサのCRAY、Y-MP8/264でも測定した。ベクトル・レジスタの構成やマルチベクトル・パイプラインの効果など、性能に影響を及ぼす要因を検討した。マルチベクトル・パイプラインを利用できるベクトル化率の高いコードでは、VP2600とSX-3は、シングル・プロセッサのY-MPよりも7~8倍速い性能を示した。

報告書

Implementation of reactor safety analysis code RELAP5/MOD3 and its vectorization on supercomputer FACOM VP2600

石黒 美佐子; 根本 俊行*; 平塚 篤*

JAERI-M 91-051, 70 Pages, 1991/03

JAERI-M-91-051.pdf:1.48MB

RELAP5/MOD3はアイダホ国立研究所(INEL)で開発された最新の軽水炉安全性解析コードで、加圧水型原子炉の熱流動をシミュレートするために使用されている。コードは、原研と米国原子力規則委員会との間のROSA-IV協定における技術情報交換の一環として原研に導入された。まず、INELから提供された元版からIBMバージョンを抽出し、それを原研のFACOM M-780用に交換し、その後、FACOM VP2600で効率的に処理するためにベクトル化した。ヘクトル化版コードは、スカラー計算に比較して約3倍速くなっている。現在のベクトル化率は78%である。本報告書では、FACOM計算機への変換方法とベクトル化方法について述べる。

論文

Hexagonal lattice geometry for Monte Carlo calculations

中川 正幸; 森 貴正; 佐々木 誠*

Annals of Nuclear Energy, 18(8), p.467 - 477, 1991/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:19.93(Nuclear Science & Technology)

モンテカルロ計算において格子形状を用いると入力データの大巾な削減や記憶容量の節約に継がる。しかし従来のスカラーコードでは計算時間の短縮にはならない。ここではベクトル化コードに適した六角格子形状を扱う方法を開発し、これまで開発して来たGMVPコードに組み込んだ。本手法は形状表現がフレキシブルで簡略化されている。また面対称や回転対称なセルも座標交換により基準セルと全く同一に扱うので演算においてベクトル長が大きくなりベクトル化効率が高くなる。例題として二つの高速炉燃料集合体を解析し結果を衝突確率法を用いるSLAROMのそれと比較した。固有値の一致は良く計算時間はスカラー計算の24倍の高速化を達成した。また非格子形状を用いたベクトル計算に比べ半分となり、本手法がベクトル化モンテカルロ法に適している事が裏付けられた。

報告書

直接シミュレーション・モンテカルロ法による希薄流れ解析コードの高速化

渡辺 健二*; 横川 三津夫; 山本 浩康; 蕪木 英雄

JAERI-M 90-192, 32 Pages, 1990/11

JAERI-M-90-192.pdf:0.78MB

本報告書は、直接シミュレーション・モンテカルロ法(DSMC法)による希薄流れ解析コードの高速化について述べる。一般に、DSMC法を用いたコードはベクトル化が困難であると言われている。ここでは、DSMC法を用いて希薄気体から連続体に近い流れのベクトル計算機での高速シミュレーションを目的として、ベクトル化のための数値処理法を検討し、コードの最適化を図った。この結果、フリージェット流の解析において、FACOM VP-100でのベクトル化コードのベクトル・モードでの処理時間は、オリジナルコードのスカラ・モードでの処理時間に対し、1/25以上に短縮された。

論文

大規模線形計算パッケージLAPACKのベクトル計算機上での性能評価について

桜井 尚子*; 島崎 真昭*; 原田 裕夫

研究開発論文集. No. 2, p.95 - 99, 1990/10

大規模線形計算パッケージ「LAPACK」のプロトタイプ版を開発者より入手し、汎用大型計算機及びベクトル計算機上に展開して性能評価とチューニングの作業を進めている。このLAPACKを九州大学大型計算機センターのFACOM M780とVP200、東京大学大型計算機センターのHITAC S820及び日本原子力研究所のFACOM VP2600で実測した。これらの性能評価結果について報告すると共に、昨今その需要が急速に高まりつつあるベンチマークテストプログラムとしてのLAPACKの使用についても検討する。さらにLAPACKの一部について、ベクトル計算機用にチューニングした経過についても報告する。

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