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河村 拓馬; 下村 和也; 井戸村 泰宏
Journal of Advanced Simulation in Science and Engineering (Internet), 13(1), p.29 - 43, 2026/04
本論文では、計算流体力学におけるシミュレーションを対象として、VR IS-PBVRと呼ぶ仮想現実(VR)ベースのIn-situ制御フレームワークを提案する。本フレームワークにより、ユーザはスーパーコンピュータ上でシミュレーションが実行されている間に、その結果を没入型のVR環境で観察し、可視化結果に基づいてシミュレーション条件を対話的に調整することが可能となる。VR IS-PBVRでは、圧縮された可視化用粒子とファイルベースの通信を駆使することでシミュレーションの実行を妨げることなくIn-situ制御が可能である。更にVR IS-PBVRのベースとなっている可視化ライブラリKVSをOpenXRで拡張することで、汎用的なヘッドマウントディスプレイで動作する実装を実現した。本フレームワークの有効性は、OpenFOAMを用いた都市風況シミュレーションを通じて示されている。この例により、没入型VR可視化と対話的なステアリングを組み合わせることで、シミュレーション実行中の挙動をより直感的に理解・解析できることを示している。
海老原 健一; 山口 正剛; 板倉 充洋
Metallurgical and Materials Transactions A, 57(4), p.1480 - 1489, 2026/04
水素脆化は鉄鋼にとって重要な問題である。以前の数値モデルを改良することで、水素助長ひずみ誘起空孔を含む鉄試料からの水素の熱脱離スペクトルの実験結果を再現することに成功した。改良モデルでは、捕捉されたH原子の数で区別される空孔および空孔クラスターの濃度変数を採用した。この改良により、以前のモデルで必要だった空孔および空孔クラスターの移動に関する仮定が削除された。改良モデルを用いたシミュレーション結果から、元のモデルで計算されたスペクトル中の空孔および空孔クラスターに起因するピーク上のスパイク状の脱離は、仮定によって引き起こされたアーティファクトであることが明らかになった。さらに、水素チャージを伴う変形後の試料には、空孔だけでなく空孔クラスターも存在する可能性があることが示唆された。改良されたモデルは、水素影響下にある空孔および空孔クラスターを研究するための有用な枠組みであると考えられる。
坪根 未空*; 下間 靖彦*; 河野 義生*; 柿澤 翔*; 山田 大貴*; 小林 恵太; 清水 雅弘*; 三浦 清貴*
NPG Asia Materials, 18, p.15_1 - 15_16, 2026/04
シリカガラスは、温度や圧力の変化に応じて多様な構造を取りながら高密度化を示し、これらの要因は屈折率などの光学特性に大きな影響を与える。しかし、高圧処理やフェムト秒レーザー照射によって誘起される光学特性の変化に関する基本的な構造メカニズムは、いまだ十分には解明されていない。本研究では、これら二つの手法によって高密度化されたシリカガラスの光学応答における類似点と相違点を調査した。最も顕著な違いは、レーザー照射領域が、辺共有型SiO
四面体に関連する非架橋酸素欠陥を取り込むことで、高い仮想温度を有するガラス構造へと進化し、高圧処理とは明確に異なるフォトルミネセンス挙動を示した点である。
高久 雄飛; 坂爪 駿; 木村 英雄
JAEA-Technology 2025-017, 33 Pages, 2026/03
JAEA-Technology-2025-017.pdf:2.73MB
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構(原子力機構)では、業務効率化や研究開発におけるアイデア創出といった観点から、生成AIの活用に対する期待とニーズが高まっていた。しかしながら、ChatGPTをはじめとするクラウド型の外部生成AIサービスは、入力データを学習に利用するという特性を有するため、セキュリティ上の観点から取り扱うことのできない情報が少なからず存在した。また、利用開始までの申請や手続きが煩雑であり、原子力機構内において生成AIが十分に普及・活用されているとは言い難い状況であった。このような背景を踏まえ、我々は原子力機構が保有するスーパーコンピュータ(スパコン)などの既存の計算資源とオープンソースソフトウェアを活用し、導入コストを抑えつつ、安全かつ容易に利用できる生成AI基盤を構築し、原子力機構内へ展開した。その結果、日常業務の効率化に一定の効果が見られたほか、生成AIへの関心が原子力機構全体で高まり、生成AIの活用へ向けた取り組みが拡大するようになった。
中田 亮一*; 奥田 花也*; 菅 大暉*; 山口 瑛子; 高橋 嘉夫*; 川添 貴章*
Geochemical Journal, 60(2), p.18 - 26, 2026/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00鉄はFe(2+)とFe(3+)の間で酸化状態が変化し、地球内部から表層環境に至るまで多様な地球科学的プロセスを支配する。鉄の価数評価には、部分蛍光収量型X線吸収端近傍構造解析(PFY-XANES)が広く用いられているが、高濃度試料では厚みや自己吸収の影響を受けやすい。本研究では、逆蛍光収量法(IPFY)を地質試料に適用し、PFYよりも高精度な鉄の価数評価が可能であることを示した。IPFY-XANESは、従来法に比べてFe(3+)量の過大評価を抑え、厚みの影響も軽減される。隕石や高圧回収試料など、破壊できない自然試料に対して有効な非破壊分析法として期待される。
Kim, M.; 吉村 和也; 佐久間 一幸; Malins, A.*; 阿部 智久; 中間 茂雄; 町田 昌彦; 斎藤 公明
Journal of Environmental Radioactivity, 294, p.107931_1 - 107931_8, 2026/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00福島第一原子力発電所近傍の居住地域で、除染以外の人間活動(交通など)が空間線量率に与える影響を、現地調査とシミュレーションにより定量評価した。現地調査では、
Cs沈着量と交通量を収集したところ、交通量が多い地域ほどCs沈着量の減少が顕著であることが確認され、車両の移動などがセシウムのウェザリングを促進する可能性が示唆された。3D-ADRESによるモンテカルロシミュレーションでも、人間活動が舗装面の空間線量率低下を加速し、最大約50%の減少が見られた。これにより、除染以外の人為的活動が空間線量率低下に大きく寄与することが明らかになった。
山田 進; 町田 昌彦
日本応用数理学会論文誌, 36(1), p.14 - 32, 2026/03
原子炉等の廃止措置における作業者の安全確保には、放射線源の分布を知ることが重要である。そのため、LASSO回帰を用いた放射線源推定法が提案されているが、高精度に計算するためには適切な位置で観測した空間線量値が必要である。Bayes統計に基づく観測点の追加法が提案されているが、問題の規模によって効果が限定的である。そこで、推定線源量を考慮した追加方法を提案し、その有効性を確認した。
町田 昌彦; 山田 進; 吉田 亨*; 長谷川 幸弘*; 柳 秀明*; 古立 直也*
Proceedings of Waste Management Symposia 2026 (WM2026) (Internet), 15 Pages, 2026/03
The decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (1F) has been a long-standing wish of the residents and municipalities of Fukushima Prefecture, as well as a national crucial issue for the people of Japan. However, there have been numerous technical challenges associated with the actual decommissioning process. Then, resolving their problems and ensuring steady progress have been widely expected. Concurrently, the decommissioning of a nuclear power plant that experienced a severe accident has drawn global attention from nuclear professionals, scientists, and engineers, and international collaboration and knowledge integration have been strongly recommended. To respond such situations, Japan Atomic Energy Agency (JAEA), in collaboration with Tokyo Electric Power Company and other relevant organizations responsible for the decommissioning projects, has been conducting research and development with aiming at solving key technical issues associated with the decommissioning of 1F. This paper introduces a part of the research and development activities led by JAEA. The main topic of the present paper includes results from a government-commissioned R&D program. Now, one of the most critical challenges in the 1F decommissioning program is regarded as the safe retrieval of fuel debris that melted and relocated during the accident, and the subsequent treatment and disposal of this material as radioactive waste. To achieve this goal, improving the radiation environment in the working areas is now an essential R&D priority to ensure that retrieval operations can be carried out safely and efficiently.
山田 進; 町田 昌彦
Proceedings of Waste Management Symposia 2026 (WM2026) (Internet), 14 Pages, 2026/03
It is essential to detect the distribution of the radiation source for safely proceeding with the decommissioning of reactor buildings. It has been reported that the source distribution can be estimated using a model constructed with uniform cells based on measured air dose rates by minimizing an evaluation function with LASSO (Least Absolute Shrinkage and Selection Operator) regression. Moreover, when the cells are non-uniform, the distribution can be estimated using fused LASSO, which minimizes the evaluation function that incorporates the connectivity between adjacent cells. However, since LASSO regression tends to shrink parameters with less influence toward zero, the estimated source distribution may become discrete, even when the actual distribution extends across multiple cells. This issue may persist even using fused LASSO. Therefore, to address the issue, we focus on generalized Tikhonov regularization. This is a method to find the vector minimizing a function composed of the residual sum of squares plus an L2-regularization term. When we apply this regularization for estimating the source distribution based on measured air dose rates, we can control the connectivity between adjacent cells by varying the regularization term. In this paper, we evaluate the effectiveness of generalized Tikhonov regularization in estimating source distributions for models with widespread sources, and we demonstrate that this method can accurately estimate such distributions. As a result, we confirm that the source distribution can be estimated with high accuracy using generalized Tikhonov regularization with a second-order differential operator, which promotes a constant rate of change in concentration across multiple cells.
河津 諒平
JAEA-Technology 2025-014, 48 Pages, 2026/02
JAEA-Technology-2025-014.pdf:2.19MB
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構(以下、「原子力機構」という。)では、日本における原子力の総合研究開発機関として原子力に係わる様々な分野の研究開発を行っており、これらの研究開発の多くにおいて計算科学技術が活用されている。原子力機構のスーパーコンピュータシステムHPE SGI8600(以下、「大型計算機システム」という。)はデジタルツイン、機械学習、ビックデータ処理等の技術進展を背景に高まっている計算需要に応える重要インフラとして令和2年12月に導入したものであり、原子力機構の研究開発の推進において欠くことのできないものとなっている。大型計算機システムにおけるプログラムの実行タスク(以下、「ジョブ運用」という。)を効率化することは、計算資源の効率的な利用、すなわち、研究開発の効率化において有用である。ジョブ運用の効率化に向け、プログラム実行の待機時間(以下、「ジョブ待機時間」という。)を調査することにより、運用開始段階では分かれていたジョブの実行リストを管理するクラス(以下、「キュークラス」という。)の統合を行えばジョブ待機時間が改善され、運用が効率化されると推定された。そのことから、キュークラスの統合を令和4年度より施行することとした。本報告書では、ジョブ運用の効率化のために行った大型計算機システムの利用情報の分析からキュークラス統合までの流れ、キュークラス統合前後のジョブ待機時間の変化について報告する。
杉原 健太; 小野寺 直幸*; 井戸村 泰宏; Sitompul, Y.; 山下 晋
Journal of Computational Physics, 547, p.114534_1 - 114534_25, 2026/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Computer Science, Interdisciplinary Applications)We propose a new gas-liquid two-phase fluid calculation method that improves computational efficiency compared with the conventional incompressible method (Incompressible). The methods are called the semi-implicit compressible method (SI-C) and the semi-implicit weakly compressible method (SI-WC). SI-C improves the convergence of the iterative solver by computing the pressure Poisson-type equation derived from the compressible fluid equation. In SI-WC, the number of iterations can be further reduced by computing a weakly compressible Poisson-type equation that uses an artificial sound speed controlled by the Mach number. The validity of the proposed method was verified by dam breaking problems and bubbly flow analysis, and comparative verification showed that compared to Incompressible, SI-C and SI-WC accelerate the pressure Poisson-type equation solver by a factor of two and four, respectively, while achieving almost the same solutions.
システム計算科学センター 高性能計算技術利用推進室
JAEA-Review 2025-044, 140 Pages, 2026/01
JAEA-Review-2025-044.pdf:8.77MB
日本原子力研究開発機構では、原子力の総合的研究開発機関として原子力に係わるさまざまな分野の研究開発を行っており、これらの研究開発の多くにおいて計算科学技術が活用されている。日本原子力研究開発機構における計算科学技術を活用した研究開発の論文発表は、過去十数年にわたり、毎年度、全体の約2割を占めている。大型計算機システムはこの計算科学技術を支える重要なインフラとなっている。大型計算機システムは、第4期中長期計画にて重点化して取り組むとされた「安全性向上等の革新的技術開発によるカーボンニュートラルへの貢献」、「原子力科学技術に係る多様な研究開発の推進によるイノベーションの創出」、「東京電力福島第一原子力発電所事故の対処に係わる研究開発の推進」、「高レベル放射性廃棄物の処理処分に関する技術開発の着実な実施」、「原子力安全規制行政及び原子力防災に対する支援とそのための安全研究の推進」等の研究開発活動に利用された。本報告は、令和6年度における大型計算機システムを利用した研究開発の成果を中心に、それを支える利用支援、利用実績、システムの概要等をまとめたものである。
Shi, W.*; 町田 昌彦; 山田 進; 岡本 孝司*
Measurement, 258(Part D), p.119444_1 - 119444_15, 2026/01
被引用回数：1 パーセンタイル：48.69(Engineering, Multidisciplinary)Clarifying the distribution of radioactive sources within nuclear facilities is crucial for ensuring worker safety during decommissioning and for responding to accidents. However, air dose rate measurements in restricted areas are often limited due to complex structures and high radiation levels in contaminated rooms. To address this, we have proposed a machine learning-based approach, the Least Absolute Shrinkage and Selection Operator (LASSO), to reconstruct radioactive source distributions in simplified room models. LASSO method indicates the good performance of reconstructing radioactive source with high accuracy inside simple room model. However, in more complex environments, obstacles can degrade reconstruction accuracy. To overcome these limitations, we developed an optimized scheme based on the LASSO method to improve inverse estimation in complex rooms. In this scheme, the impact of shielding structures is mitigated by normalizing the radioactive contributions from sources. A series of numerical simulations demonstrate that the optimized approach outperforms the non-optimized version in accurately reconstructing source distributions. Furthermore, experiments in a room with complex structures validate the effectiveness of the optimized method. The inverse estimations performed on experimental data confirm that the use of a normalized contribution matrix significantly improves accuracy by reducing the influence of shielding. Conclusively, this paper optimizes LASSO scheme for reconstructing radioactive source distributions in complex building room using air dose rate measurements. It shows significant improvements over existing scheme and is verified to be successfully applied in complicated situations with high accuracy. We confirm that optimized LASSO scheme holds significant promise for future monitoring and decommissioning projects in both operational and damaged nuclear facilities.
H
studied by 
Fe nuclear resonant inelastic scattering河智 史郎*; 平賀 晴弘*; 山浦 淳一*; 飯村 壮史*; 中村 博樹; 筒井 智嗣*; 依田 芳卓*; 町田 昌彦; 細野 秀雄*; 小林 寿夫*
Physical Review B, 113(2), p.024519_1 - 024519_7, 2026/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)LaFeAsOH (
)の高濃度水素化物イオン置換領域における鉄のフォノンダイナミクスを調べるため、Fe核共鳴非弾性散乱測定を、超伝導および反強磁性の基底状態をそれぞれ示す
と0.51の2種類の多結晶試料に対して、5
300Kの広い温度範囲で実施した。得られた非弾性散乱スペクトルは、両組成間に顕著な差異を示した。Feのフォノン状態密度(PDOS)は、では15meVに顕著なピークを示す一方、
ではこのピークが消失している。密度汎関数理論(DFT)計算により、この15meVのPDOSピークはAs原子を介した最近接方向に沿ったFe原子の光学振動モードに関連していることが支持された。さらに計算は、で15meVのPDOSピークが抑制される原因が面内の電子的不等価性に起因することを示唆している。これらの結果は、磁気および構造秩序を示す組成では、広い温度範囲にわたり電子ネマティシティの兆候が持続する可能性がある一方、超伝導を示す組成ではその兆候がほとんど存在しないことを示唆している。
Catumba, G.*; 平口 敦基; Hou, G. W.-S.*; Jansen, K.*; Kao, Y.-J.*; David Lin, C.-J.*; Ramos, A.*; Sarkar, M.*
Proceedings of Science (Internet), 466, p.145_1 - 145_10, 2025/12
SU(2)ゲージ場を持つカストディアル2ヒッグス二重項模型を格子上で研究する。この模型は標準模型と同じ大域的対称性を持つが、ヒッグス場が追加されることでスカラースペクトルが拡大し、大域的対称性の自発的破れが発生する可能性が出てくる。カストディアル2ヒッグス二重項模型のスペクトルと走るゲージ結合定数を、カットオフが300から600GeVで標準模型での物理量が一定となる線上で研究した。結果として追加したBSMスカラー場の実現可能な質量の下限は、Wボソンの質量よりはるかに小さいことがわかった。そして、この研究で選択した4点相互作用の結合定数では、BSM状態の1つに対する推定された下限質量は約0.2
で、カットオフに依存しないことがわかった。
山口 正剛; 海老原 健一; 板倉 充洋
Scripta Materialia, 268, p.116887_1 - 116887_6, 2025/11
被引用回数：4 パーセンタイル：81.08(Nanoscience & Nanotechnology)Understanding the mechanism of hydrogen embrittlement in steel requires knowledge of hydrogen trapping behavior at lattice defects in iron. However, first-principles calculations using atomistic modeling of an edge dislocation core in body-centered cubic ferromagnetic iron remain challenging because they require several hundred atoms for the core structure and must account for the influence of a long-range strain field around the core. We calculated the hydrogen trapping energies at iron's most common edge dislocation core from first principles; we used a relatively small unit cell (378 Fe atoms) containing two cores of opposite signs with periodic boundary conditions. The cell size dependence of the hydrogen trapping energies was estimated using a recently developed machine-learning neural network potential for the iron-hydrogen system. Although the small cell size led to overestimating the trapping energy, it was less than 10 %.
志賀 基之; Elsner, J.*; Behler, J.*; Thomsen, B.
Journal of Chemical Physics, 163(13), p.134119_1 - 134119_13, 2025/10
被引用回数：1 パーセンタイル：46.90(Chemistry, Physical)水は高い熱容量などの特異な性質を持ち、生命や気候に重要な役割を果たしている。その熱容量の微視的起源を第一原理から理解するには、核の量子効果を考慮した高精度な経路積分分子動力学(PIMD)シミュレーションが必要であるが、計算コストが非常に高い。本研究では、密度汎関数理論(DFT)に基づいた高次元ニューラルネットワークポテンシャル(HDNNP)を用いることで、この課題を克服している。さらに、高効率なPIMDアルゴリズムを導入し、熱容量の収束データを得ることに成功した。特にrevPBE0-D3汎関数を用いた結果は実験と良く一致し、本手法が水の熱力学的性質の定量的理解に有効であることを示している。
Kim, M.
環境創造センター調査研究成果報告書; 平成27年度(2015)令和6年度(2024)(インターネット), P. 31, 2025/10
環境中に放出された放射線源による複雑な空間線量率分布を正確に推定するために、リアルで詳細な環境モデルが構築可能で、不均質な放射性セシウムの線源分布の取り込みが可能な3次元空間線量率分布解析システムを開発した。本システムを用いて実環境への適用性を検討した結果、解析結果と測定結果がおおむね一致し妥当性が示された。
奥村 雅彦
Journal of Electronic Materials, 54(9), p.7015 - 7026, 2025/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Engineering, Electrical & Electronic)機械学習分子動力学法は、量子力学計算の一種である第一原理計算の計算結果を人工ニューラルネットワーク等で学習し、低い計算コストで高い予測精度のシミュレーションを可能にする手法である。本発表では、粘土鉱物(カオリナイト)のヒドロキシ基のフォノンスペクトル、二酸化トリウムの超イオン転移、石英ガラスの中距離秩序構造など、古典分子動力学法などの既存のシミュレーション手法では正確な評価が難しかった、複雑な構造を持つ物質の物理量について、機械学習分子動力学法シミュレーションによって観測量と整合する結果が得られたことを報告する。
高橋 嘉夫*; 三浦 輝*; 山田 真也*; 関澤 央輝*; 新田 清文*; 橋本 直*; 蓬田 匠; 山口 瑛子; 岡田 信二*; 板井 啓明*; et al.
Journal of Hazardous Materials, 495, p.139031_1 - 139031_19, 2025/09
被引用回数：1 パーセンタイル：40.80(Engineering, Environmental)本発表では、2011年の福島第一原子力発電所事故で放出された放射性セシウム含有微粒子(CsMP)中のセシウムの化学状態を、高分解能X線吸収分光法(XANES)とマイクロX線蛍光(
-XRF)を用いて解析した。その結果、主にガラス中に溶解したセシウムと、内部空隙表面に濃縮したセシウムの2種が確認された。後者はもともと気体として存在し、溶けたガラスが冷えて固まる際に濃縮したと考えられる。これらの知見は、事故時のCsMP形成過程や今後の廃炉作業、安全評価に重要である。
