【報告】日本原子力学会2013年秋の大会　企画セッション報告

2013年9月5日(木) 13:00～14:30 K会場 （教養棟旧館211)

「地震動シミュレーションと構造評価手法の現状とその適用」

座長 中島 憲宏（JAEA）

(1) 東京大学 堀 宗朗 教授

「大規模計算機を利用した地震動と地震応答のシミュレーション」

想定外の地震被害を無くすため、地殻・地盤や構造物の詳細な解析モデルを利用した高度な数値解析手法の開発と応用が進められている。非線形の変形や破壊の過程も再現・予測できることが目標となる。本講演では、京計算機のような大規模計算機を利用した地震動と地震応答のシミュレーションの現状が紹介され、将来への展望が述べられた。具体的には、地震動のシミュレーション、構造物のシミュレーション、都市のシミュレーションの３つのテーマについて講演が行われた。地震動のシミュレーションでは、東大で開発された階層型地震動シミュレーションコードMMAとその解析結果が紹介された。構造物のシミュレーションでは、超高層ビルおよびＲＣ橋脚の３次元ソリッドモデルによる解析結果が示された。都市のシミュレーションでは、東日本大震災の事例再現、首都直下地震の事例予測、南海トラフ巨大地震の群衆避難のシミュレーション結果が紹介された。

(2) 伊藤忠テクノソリューションズ（株） 中村 均氏

「耐震計算シミュレーションソフトウェアの現状とその利用事例」

現在、耐震計算や耐震性評価等で利用されている数あるシミュレーションコードの特徴や使われ方を概観し、その利用事例の紹介が行われた。

地震工学の進歩 に伴い、産業レベルで行われる耐震シミュレーションも次第に高度化し、原子力発電所の耐震検討にもさまざまなソフトウェアが用いられている。地盤と構造物の連成シミュレーション、地震動のシミュレーション、津波シミュレーション、3次元流体シミュレーション、斜面の崩壊シミュレーションなどの事例が示された。最後に、今後の課題として、耐震シミュレーションでは非線形構造解析のV&Vや並列化アプローチの限界、津波シミュレーションの需要拡大に伴う3次元流体解析の計算負荷大やV&Vなどが提示された。

(3) 東京電力（株） 清浦 英明氏

「東北地方太平洋沖地震に対する福島第一／福島第二原子力発電所の影響評価」

NISAへの報告書および意見聴取会でのコメント対応での追加検討等、東日本大震災の本震影響評価の内容と結果の紹介が行われた。

設計条件と観測記録の比較から、建設時設計条件は、 周期帯によっては基準地震動Ssや今回の地震を大きく上回る保守的な条件であることから、今回の地震は、直ちに安全性が損なわれるレベルのものではなかったことが示された。観測記録を用いた影響評価では、福島第一１～５号機については、耐震Sクラス設備全般について、計算値が評価基準値以内であることを確認したことが報告された。

【報告】2013年秋の大会　計算科学技術　一般セッション

日時：2013年9月3日 10:20～12:00
場所：八戸工業大学 J会場（教養棟旧館210）

座長：東京大学 越塚誠一

J01    ガス巻き込み現象の直接数値解析に向けた手法の開発(6)；
    非構造格子における高精度界面勾配・曲率計算法
    (JAEA) 伊藤啓 氏

ナトリウム冷却炉におけるガス巻込み現象を直接再現することを目的として、複雑な形状の体系に適用できる非構造格子を用いた数値解析手法の開発を進めている。非構造格子における気液界面の勾配と曲率を高精度に計算する手法の開発およびそれを検証した結果について報告した。

J02    粒子ベースボリュームレンダリングを利用した原子力分野における
    大規模有限要素シミュレーション結果向けのクライアント/サーバ可視化システム
    (JAEA) 河村拓馬 氏

原子力分野におけるシミュレーションは年々大規模化してきており、それらシミュレーション結果データの転送速度、ユーザ端末でのストレージ容量、可視化処理能力・処理時間等の点で、ボトルネックが顕在化している。この問題の解決策として粒子ベースボリュームレンダリングに基づくクライアント／サーバ方式の分散可視化処理を提案し、大規模シミュレーション結果での可視化結果を報告した。

J03    分子動力学法による面心立方金属の転位挙動に及ぼす材料物性の影響に関する研究
    (東大) 石原雅崇 氏

積層欠陥エネルギー(SFE)のみを変えた6つの原子間ポテンシャルを用いて、拡張した転位の挙動と照射欠陥吸収過程に及ぼすSFEの影響を分子動力学(MD)法によって明らかにした。SFEの相違によって完全転位化を伴う吸収と転位線上の拡散を伴う吸収の2つの異なる過程が観察されたことを報告した。

J04    巨大地震下における原子力施設全体の挙動解析
    (JAEA) 鈴木喜雄 氏

地盤-建屋-機器（簡易モデル）の挙動解析と機器（詳細モデル）の挙動解析を連係実行し、両解析の結果を比較して、モデルの品質向上を行うことにより、より妥当と思われる結果を得たことを報告した。

J05    教育用FBRプラント設計プログラムFP-Design の活用
    (東大) 笠原直人 氏

FBRプラントシステムを総合的に理解する俯瞰力を養うため、FBRプラント全体を一元的に設計できるプログラムFP-Designを開発し、学生教育への活用を開始した。本プログラムの特徴、具体的な設計問題を扱った演習問題の例、および教育への効果について報告した。

J06    組立構造解析手法による部品集積解析
    (JAEA) 中島憲宏 氏

原子力発電施設のような膨大な部品点数を有する大型組立構造物に有限要素解析を適用するため、部品毎に有限要素分割されたデータを集積し、解析する手段について提案した。連続体とみなせる大型組立構造物の有限要素解析に適用した結果や、大型組立構造物の有限要素解析技術を利用した解析技術についても報告した。

【報告】2013年秋の大会での全体会議・特別講演

【全体会議】

1)部会長挨拶、活動報告

2012年6月 に発足した日本原子力学会の東京電力福島第一原子力発電所に関する調査委員会に対して、計算科学技術に関する主要な問題点として、地震動解析、津波解析、放射性物質の大気拡散解析、シビアアクシデン ト解析の４点について取りまとめていることが報告された。また、2012年9月に発足した原子力規制委員会が策定を進めている新安全規制における計算科学技術の役割と課題として、特に、様々な外的事象に対する解析手法、シビアアクシデント解析、確率論的リスク評価、そして、V&Vの４点への貢献が期待されていることが述べられた。また、計算科学技術部会の活性化に向けた部会員増強策などを今後検討していくことが述べられた。

2)事故調査報告書サマリー

事故調査委員会の立ち上げの経緯が紹介され，9月2日(月)に東京三田の建築会館において最終報告書（案）の説明会が開かれたことが報告された。本報告書は、丸善出版㈱より本年12月20日に刊行される計画である。価格は2500円で初版3000部を予定している。計算科学技術部会は、計算科学の観点から事故調査にかかわることを提案し、第6章の6．9節「解析シミュレーションについて」を担当してきた。計算科学技術の観点から事故から伺える、あるいは計算科学技術の観点で明らかとなった課題の分析をまとめ報告した。報告内容は、以下の通りである。地震動解析では、少なくとも津波被害を受ける迄、施設の「冷やす」、「止める」の過程が確実に進んだことから、当時および建設後の計算科学的な研鑽の積み重ねが有効であったと報告した。津波解析では、常に最先端計算機性能を活用した数値計算技法を活用や確率論的津波評価とリスク評価手法 を積極的に導入し、一層合理的な「想定」を導く努力の継続が必要であることを報告した。放射性物質の大気拡散解析の課題分析では、3月11日の事故当初から予め決められた指針に沿った役割を果たし、単位放出を仮定した予測結果は緊急時モニタリング計画に、放出量逆推定に基づく線量予測は甲状腺被ばくのスクリーニング検査に活用されたという事実を報告した。シビアアクシデント解析においては、事故後に実測されたプラントデータを再現できない部分があったことを報告した。その主たる理由は、解析コードにおいても長期にわたる全電源喪失時に現れる物理現象をモデル化していなかった点にあることも報告した。

【特別講演】

石本淳先生（東北大学流体科学研究所）

「漂流物混入型津波と流体・構造物相互作用に関するスーパーコンピューティング」

津波における漂流物が構造物に衝突した場合の流体・構造物相互作用を考慮したシミュレーションに関してのご講演がなされた．ＡＬＥ法による有限要素解析により、自動車と津波の相互作用を考慮した解析が行われ、自動車が津波により流される様子のシミュレーション結果が示された。また、水門に漂流物混入型津波が作用する場合、漂流物の衝突を考慮した場合には考慮しない場合と比較して作用する衝撃荷重の最大値が２倍程度になることが示された。さらに、津波により手前の軽い構造物が流され、後ろにある構造体にぶつかるSPH法によるシミュレーションが示された。漂流物との相互作用を考慮した津波解析が計算科学的に可能であること、また、構造物への作用荷重を想定する場合にもこのような相互作用解析が重要であることが示された。