【報告】日本原子力学会2018年秋の大会　企画セッション

日本原子力学会2018年春の年会

企画セッション報告：「人工知能技術の活用と将来展望」

日　時：9 月7日（金） 13:00～14:30

座　長：伊藤 啓（京都大学、計算科学技術部会長）

聴講者：77名

概要

近年、人工知能は多種膨大な情報を統合・利活用して問題解決するための基盤的計算科学技術となっている。一方で、一つ一つの意思決定がその後の大きなリスクの顕在化に強く寄与し得る原子力分野にあっては、科学的根拠に基づく合理的な判断を下す必要があることから、人工知能技術のブラックボックス性などが問題となる可能性がある。本企画セッションでは、人工知能技術の現状と構造・流体解析、検査高度化への活用について講演を行い、原子力分野における人工知能技術の課題や将来展望などに関して議論した。

深層学習によるき裂進展予測のためのサロゲートモデルの構築（近畿大学：和田 義孝 氏）

Construction of surrogate model for prediction of crack propagation using deep learning (Kindai Univ.: Yoshitaka Wada)

重合メッシュ法によるき裂進展データを大量に生成し、何をどのように学習するのがサロゲートモデルの構築に有効なのか、き裂進展挙動を通して考察した。取得データ数が相対的に少なくなる状況（例えばき裂伸展方向が変わる状況のデータなど）を適切に把握してデータ密度の均質化を図るのが重要であること、ディープラーニングによる学習はモデル化が困難な工学問題に対して有効と考えられること等が示された。

計算力学シミュレーションを機械学習に置き換える技術の基礎的検討（東洋大学：中林 靖 氏）

Preliminary study of technology for replacing computational mechanics simulation with machine learning (Toyo Univ.: Yasushi Nakabayashi)

ディープラーニングの一種であるConvolutional LSTMを数値流体解析結果の予測に用いる手法を提案した。流体解析結果の渦度と圧力場を可視化した画像を用いて学習を行い、過去4フレームの可視化画像を入力に与え、次フレームの可視化画像を生成することに成功した。現時点での予測精度は数値解析の代替手法としては改善の余地があるが、数値解析の次のタイムステップの近似値の予測に用いて、ソルバーの初期値に使い収束を早めるなどの応用方法が示された。

画像処理、AI活用による原子炉検査の高度化（日立製作所：細谷 直樹 氏）

Advancement of nuclear reactor inspection with image processing and AI (Hitachi, Ltd.: Naoki Hosoya)

原子炉検査員の負荷軽減や工数低減、検査結果の信頼性確保のための画像処理・AI技術について述べられた。目視検査について、放射線ノイズ抑制、信号強調、およびそれらの専用並列演算プロセッサへの実装によるリアルタイム動画像処理手法が示された。また、超音波探傷検査について、エコーデータから欠陥候補を自動識別するAI技術、およびエコーデータ合成によるデータオーグメンテーション手法が示された。

【報告】日本原子力学会2018年春の年会　企画セッション

日本原子力学会2018年春の年会

企画セッション報告：「計算科学技術分野におけるモンテカルロ（MC）法の活用～現状と将来展望～」

日　時：3 月26日（月） 13:00～14:30　 C会 場

座　長：巽 雅洋 (原子力エンジニアリング、計算科学技術部会長)

聴講者：50名

概要

原子力分野において、モンテカルロ法（MC法）を用いた数値解析は炉心計算等において欠くことのできない重要な役割を担っている。加えて、近年では安全評価（PRAなど）において、MC法を用いた解析の利用が進んでいる。また、流体解析手法であるDSMC（Direct Simulation Monte-Carlo）法など、MC法を用いた解析の使途は多岐に渡っている。本企画セッションでは、MC法を用いた最新の数値解析研究について紹介するとともに、MC法の将来展望などに関して議論した。

炉物理分野におけるモンテカルロ計算の現状と将来展望（原子力機構：長家 康展 氏）

モンテカルロ法の黎明期から最新の炉心解析技術まで、非常に多くの研究内容についてレビューが行われ、炉心設計に適用するためには計算能力の問題が残されているが、炉内の複雑な現象（核熱カップリング、非定常現象など）を解析する技術は既に開発されていることが示された。

モンテカルロ法を用いた動的リスク評価研究（東京大学：張 承賢 氏）

現状の代表的な確率論的リスク評価手法（イベントツリーに基づく手法）における問題点について紹介があり、連続マルコフ過程モンテカルロ法を用いることで原子炉事故時の事象進展を動的に評価できることが述べられた。また、実際の高速炉の除熱源喪失事故を対象とした解析において、メタモデルを用いた解析時間短縮について説明があった。

気体温度勾配により物体に誘起されるクヌッセン力のDSMC法による研究（東北大学：米村 茂 氏）

クヌッセン数によって希薄流体の挙動がどのように変化するかについて説明があり、ボルツマン方程式の解法の1つであるDSMC法の概要が述べられた。実際に、高温壁面の上方に低温のマイクロスケール物体を配置した解析を行った結果、物体に浮上力が働くことが示された。

【報告】日本原子力学会2017年秋の大会　企画セッション

日本原子力学会2017年秋の大会

企画セッション報告：「粒子シミュレーション技術は何をもたらすのか？」

日　時：9 月13日（水） 13:00～14:30　 G会 場

座　長：巽 雅洋 (原子力エンジニアリング、計算科学技術部会長)

聴講者：53名

概要

空間を格子状に分割して計算を行う格子シミュレーションとは異なり、粒子シミュレーションでは空間の中に多数の粒子を配置し、個々の粒子の位置やエネルギーなどの時間変化を計算することにより、空間内の物理量分布を決定する。このため、粒子のサイズや性質を適切に定めることにより、ミクロ（分子レベル）からマクロ（原子炉実機レベル）まで様々なスケールにおいて、粒子間の複雑な相互作用（分子間力や凝集・分解など）や相変化、化学反応などを含む現象を解析することが可能である。本企画セッションでは、様々な粒子シミュレーションの最新事例について講演を行い、将来展望などに関して議論した。

粒子法による複雑現象シミュレーション（東京大学：酒井 幹夫 氏）

ラグランジュ的手法のDiscrete Element Method（DEM）を用いた、粉体・混相流の数値シミュレーションモデル開発に関して、SDF（Sign Distance Function）を用いた複雑形状物体のモデル化などについて講演が行われた。また、Die Filling現象などを対象とした解析例が紹介され、実現象を良く再現していることが示された。

粒子法による大規模津波解析と鉄道を対象とした解析への取り組み（鉄道総研：室谷 浩平 氏）

複雑な境界条件の変化に適した計算手法である粒子法の1つであるMPS（Moving Particle Simulation）法に適した解析事例（境界面が複雑に変形し合うような解析、多数の接触判定が必要となる解析など）が示された。実際の解析への取り組みとして、市街地津波解析、着雪解析、車輪レール間の水膜の挙動解析の結果が紹介された。

第一原理原子・分子シミュレーションの現状と原子力分野での研究進展（原子力機構：町田 昌彦 氏）

第一原理計算が、原子力の研究開発において欠かすことできない物質材料の研究に対して、極めて重要な役割を果たしていることが紹介された。原子力分野における第一原理計算として、核燃料の高温物性評価、構造材料の機械的特性評価、土壌粘土鉱物に吸着した放射性セシウムの化学形態等の環境問題への適用例が示された。

【報告】日本原子力学会2017年春の年会　企画セッション

2017年3月27日（月） 13:00～14:30 G会場

場所： 東海大学湘南キャンパス

「シミュレーションの信頼性確保に関する取り組みの現状と課題」

座長：（東大）越塚 誠一 氏

国内外においてV&Vの重要性および必要性が広く認識され、シミュレーションの信頼性の確保に関わるガイドラインや標準を作成する動きが活発になっている。日本原子力学会は、2016年7月に「シミュレーションの信頼性に関するガイドライン：2015」（原子力学会ガイドライン）を発行した。これは、シミュレーションの信頼性の確保に関する重要性が高まる状況に鑑み，モデルV&Vに基づいて、不確かさを考慮した予測評価，品質管理を加えたモデリング&シミュレーションの方法論の考え方をまとめたものである。本セッションでは、原子力学会ガイドラインの発行に係る活動の概説と期待、そして他分野における国内外における活動の現状等について議論した。

（1）シミュレーションの信頼性確保に関するガイドラインの発行

（東芝）中田 耕太郎 氏

日本原子力学会が2016年7月15日に発行した「シミュレーションの信頼性に関するガイドライン：2015」に関して解説が行われ、本ガイドラインが現象のモデリングに焦点を当てたシミュレーションの信頼性確保のための方法論の考え方を示しており、モデルV&Vに必要とされる要件を完備していることが示された。また、ガイドラインの講習会を実施し、シミュレーションの信頼性確保のための方法論の考え方の普及活動も進めていることが述べられた。

（2）シミュレーションの信頼性確保に関するガイドラインへの期待

（横国大）白鳥 正樹 氏

日本計算工学会は、「工学シミュレーションの品質マネジメント」、「工学シミュレーションの標準手順」および事例集を発行している。原子力学会ガイドラインに関しては、原子力関連施設で生じ得る低確率・高影響の内的又は外的事象を含む特定の評価目的に即したシミュレーションの予測性能を、高い説明性、追跡可能性及び透明性をもって客観的に示すことが重要であり、そのためには、信頼性を継続的に改善するための仕組みが重要であること、特にシミュレーションの予測性能を担保するための実験の重要性について述べられた。

（3）シミュレーションの信頼性確保に関する国内外の取り組みの現状と課題

（JAEA）田中 正暁 氏

原子力分野におけるシミュレーションの信頼性確保の重要性から、日本原子力学会からは「統計的安全評価の実施基準：2008」などが発行されている。海外においては、米国原子力学会、経済協力開発機構／原子力機関、国際原子力機関においてガイドラインの整備が進められている。また、米国機械学では、「原子力システムにおける熱流動挙動のシミュレーション（V&V-30）」などのガイドライン整備が進められている。国内においては、宇宙航空研究開発機構や日本土木学会応用力学委員会において、V&Vに関する活発な議論が行われている。

2017年春の年会、全体会議、企画セッション、一般セッションのご案内

2017年3月27～29日に東海大湘南キャンパスにて開催される日本原子力学会2017年春の年会におきまして、計算科学技術部会関連の講演プログラムを以下の通りご案内致します。いずれもG会場 (16号館16-207教室) にて初日(3/27)に執り行われます。皆様方のご参加を宜しくお願い申し上げます。

3月27日(月) G会場 (16号館16-207教室)

• 「第21回全体会議」 12:00～13:00

1. 部会長あいさつ（西田部会長）

2. 第14回部会賞表彰式

3. 各小委員会からの活動報告

4. その他

• 企画セッション「シミュレーションの信頼性確保に関する取り組みの現状と課題」13:00～14:30

座長：越塚 誠一 (東大)

要旨はこちら（予稿閲覧には別途学会から送付されたパスワードが必要です）

1. シミュレーションの信頼性確保に関するガイドラインの発行　（東芝）　中田 耕太郎

2. シミュレーションの信頼性確保に関するガイドラインへの期待  （横浜国大）　白鳥 正樹

3. シミュレーションの信頼性確保に関する国内外の取り組みの現状と課題  （JAEA）　田中 正暁

• 「一般セッション」

• 熱流動および原子炉燃料に関する解析と可視化 10:00～11:55

座長：中島 憲宏 (JAEA)

要旨はこちら（予稿閲覧には別途学会から送付されたパスワードが必要です）

[1G01] 可視化用粒子データを用いた燃料溶融シミュレーションの対話的In-Situ可視化

[1G02] ガラス溶融炉における固体粒子堆積時の流下シミュレーション

[1G03] 高速増殖炉の炉心溶融事故後冷却挙動の研究 (32) 二相系格子ボルツマン法によるジェットブレイクアップの数値解析

[1G04] 多相流体コードJUPITERにおける前処理付き省通信CG法ソルバの開発

[1G05] 深層学習と強化学習による燃料装荷パターン最適化手法の検討　(1)燃料装荷パターン情報を用いた炉心核特性の予測

[1G06] 燃料増殖とMA消滅の効果を柔軟に考慮した高速炉設計の検討

[1G07] 原子力プラントの包括的安全性向上のための地震時クリフエッジ回避技術の開発 建屋システムの検討

• 地震時の建物および構造の挙動に関する解析 14:45 ～ 16:40

座長：巽 雅洋 (原子力エンジ)

要旨はこちら（予稿閲覧には別途学会から送付されたパスワードが必要です）

[1G08] 多様な地震波による原子力施設の地震応答解析結果におけるばらつき評価

[1G09] 大型プラント等の次世代耐震解析技術に関する研究

[1G10] アブダクションによるデータ解析

[1G11] 原子力施設全体規模の地震時挙動解析に向けた要素毎有限要素接触解析手法: 固着問題での検証

[1G12] メニーコアプロセッサを用いた地盤-建物モデルに対する並列有限要素解析の性能評価

[1G13] ベイズ最適化手法を用いた動力学的破壊シミュレーションによる断層パラメータの推定

[1G14] 斜め衝突による構造物の局部損傷評価に関する研究 その1：剛飛翔体の斜め衝突を受ける構造物の局部破壊評価に関する提案

• 構造の損傷・破損および材料の欠陥の解析 16:40 ～ 18:00

座長：鈴木 喜雄 (JAEA)

要旨はこちら（予稿閲覧には別途学会から送付されたパスワードが必要です）

[1G15] 斜め衝突による構造物の局部損傷評価に関する研究 その1：剛飛翔体の斜め衝突を受ける構造物の局部破壊評価に関する提案

[1G16] 斜め衝突による構造物の局部損傷評価に関する研究 その2：柔飛翔体の貫通現象の検討

[1G17] 試験と解析による高温における局部破損メカニズムに関する検討

[1G18] MD simulations to evaluate stable configurations of vacancy-type defect clusters in Zirconium

[1G19] MD法による中性子照射下結晶欠陥形成過程に及ぼす材料物性の影響に関する検討(2)