HPCテックにお任せください。准教授と研究室の皆様にお話を伺いました。山路研究室様では原子炉設計と安全解析をメインに研究をされています。大きなテーマは4つあり、炉心設計の研究から溶解炉心挙動メカニズムの解明まで幅広く研究をされています。山路研究室様には脈々と受け継がられてきたノウハウやシミュレーションのための計算資産が多く、研究室に配属されるとまずはこれらを『使える』ようになってもらうとのことです。スケジューラのバージョン管理などが複雑になっていきます。これらの管理で時間を割かれてしまい、大切な研究の時間が圧迫されることが少なからずあります。PCクラスタシステムを導入させていただきました。MPS法[1]を独自に改良し研究に使っています。MPS法は流れる液体の表面(自由表面)を追跡するのにとても便利な手法です。従来は熟練した解析者が対象となる空間を計算メッシュに分割し、「液体がどこに流れるのか」を予想しながら解析する必要がありました。MPS法は空間ではなく流体そのものを計算点(粒子)に置き換えて解析するので、液体がどこに流れるのかは解析者が頭で考えなくても粒子の運動(解析結果)が教えてくれます。MPS法の特徴を生かして、原子炉の炉心がメルトダウンしたときに「核燃料がどこに溶け落ちて冷え固まるのか」を予測するための研究に取り組んでいます。MPS法を発展させ「溶ける」と「冷え固まる」を正確に予測する手法の開発に取り組んでいます。このような手法を活用すれば、炉心メルトダウン時に溶け落ちた溶融炉心を原子炉内に閉じ込めるための対策の有効性の検証や、福島の燃料デブリがどこに、どれだけ、どのような状態で冷え固まっているのかを正確に予測できるようになると考えて日々研究に取り組んでいます(図1)。使ってみた感想などをお伺いしましたQ:最新の研究について教えてください。A:例えば床に流れ落ちた溶融炉心が広がる挙動(spreading)を対象にいくつかの異なる「クラストモデル」を開発中です。従来は溶融物の高さ方向には平均化して、別途、高さ関数(h(x,t))等を用いて溶融物の広がりを予測していました。実際には溶融物の表面に冷え固まった「クラスト」ができ、そのクラストが流れをせき止めます(火山のマグマが冷え固まる様子に似ています)(図2)。図2:溶融炉心広がり挙動解析モデルの比較このクラストは条件によっては再び溶けたり機械的に破断したりして、一旦せき止められていた溶融物が再び流れ出すこともあります。私たちの研究室ではそのような複雑な挙動を正確に予測するための手法を開発中です(図3)。図3:クラストの機械的破断による再流動現象の解析例Q:計算機をどのように使用していますか。2・3号機の原子炉格納容器内にどのように燃料デブリが冷え固まっているのかを予測する研究に取り組んでいます。1/100スケールの模擬実験の解析に取り組み、実験結果を高い精度で予測することに成功しました(図4)。研究室にあった従来のワークステーションではこれ以上の大規模シミュレーションが困難でした。HPCテックさんにお世話になり、264コアの並列計算機システムを導入させて頂きました。Managerのおかげで複雑な設定が不要で簡単に複雑な並列計算を実施できるようになりました。1/100スケール実験(左)の解析例(右)Q:クラスタ管理について。Managerを導入したことにより、特に大きな困難もなくこれまでと同じように管理が行えています。HPCテックさんのサポートもあり、管理に時間をかけることなく運用ができています。操作風景Q:導入後の感想を教えてください。A:これまでの環境では困難だった大規模な計算や高解像度の計算が可能になり解析の対象が広がりました。従来用いていた計算機とほぼ同様の操作で効率的な並列計算が可能なので非常に助かっています。複数の計算を流した場合でも自動的にジョブ負荷を最適分配してくれます。運用し始めたばかりで本格的な活用はこれからですが、今後研究を進める上で大きな役割を果たしてくれると考えています。導入システム最後に山路先生、ご多忙のところインタビューをさせていただき誠にありがとうございました。ハードウェアのサポートはもちろんのこと、安定した計算環境になるよう全力でサポートさせていただきます。本日は、ありがとうございました。ホームページhttp://www.f.waseda.jp/akifumi.yamaji/弊社では、科学技術計算や解析などの各種アプリケーションについて動作検証を行い、すべてのセットアップをおこなっております。お客様が必要とされる環境にあわせた最適なシステム構成をご提案いたします。