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システム統合化の現状と課題 西田 明美 日本原子力研究開発機構 システム計算科学センター

システム統合化の現状と課題 - JAEA

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システム統合化の現状と課題

西田 明美

日本原子力研究開発機構

システム計算科学センター

システム統合化の現状と課題

西田 明美,木野 千晶,鈴木 喜雄,武宮 博,中島 憲宏

日本原子力研究開発機構・システム計算科学センター

〒110-0015 東京都台東区東上野 6-9-3 {nishida.akemi, suzuki.yoshio, kino.chiaki, takemiya.hiroshi, nakajima.norihiro}@jaea.go.jp

本研究開発では、耐震シミュレーションの技術を地盤や建屋のシミュレーションと連携させ、時空

間スケール及び物理現象の異なる複数の解析をデータ連携により結合し、マルチスケール・マルチフ

ィジックス統合シミュレーションを実現する。そして、巨大地震力を受ける原子力プラントの機能限

界を定量的に見極めることを可能とするシミュレーションシステムを核とする統合シミュレーション

は、従来規模の一つの計算機上ではその計算量から実現が困難なため、複数のサイトをまたがり複数

の計算機でシミュレーションする仕組みを構築し、地盤から建屋、機器から機器内部の炉特性までの

一連の解析を実現する。この解析間データ連携と統合シミュレーション環境の構築というふたつの要

素技術を開発することにより、原子力発電プラントの地震耐力予測に資する統合シミュレーションを

可能とする。

日本原子力研究開発機構(原子力機構)システム計算科学センターは、国家プロジェクト「ITBL」

のもと、グリッド基盤システム(ITBL 基盤ソフトウェア)の開発に関わり、アプリケーションのグリ

ッド化についてもノウハウを蓄積してきた。さらに、原子力分野における大規模シミュレーションの

向上のために、ITBLで培った技術を基に原子力グリッド基盤技術(AEGIS)によるネットワーク・コン

ピューティング技術の研究開発を展開している。現在までに、グリッド・コンピューティングによる

情報共有基盤システムを原子力機構内外に提供し、その取り組みの成果として遠隔データ操作や大規

模データの可視化、データ共用などの有効性を確認している。また、AEGISにおける取り組みの一つと

して、複数のサイトをまたがり複数の計算機でシミュレーションする仕組みの研究開発に取り組んで

おり、一昨年度から AEGISにより ITBL基盤ソフトウェアを代替し、ITBLの計算機環境を運用している。

本環境を活用することにより、原子力プラントの耐震シミュレーションを実現する。

解析間データ連携については、統合シミュレーションの枠組みとして、地盤・建屋、建屋・機器、

機器内熱流動・核熱の3フェーズに分け、各フェーズ内はそれぞれの物理現象の再現に適した要素コ

ードを用いることとした。一方、各フェーズ間においては、弱連成でも問題がないことを確認した上

で、異なるモデル間の整合性を確保しながら一方向連携を実現することとし、データ連携システムの

プロトタイプを開発した。 統合シミュレーション環境の構築については、まずはAEGISを用いて、東京大学地震研究所、東京大

学吉村研究室、原子力機構システム計算科学センターの3サイト連携を実現し、グリッド対応統合シ

ミュレーション用のテストベッドを整備した。また、統合シミュレーションで必要となる大規模長時

間実行アプリケーションの解析全体の実行制御に取り組み、これまでに、以下に示す統合シミュレー

ションの柔軟性・頑健性・効率性を実現するための制御システムを試作した。 柔軟性:必要に応じて柔軟に実行対象計算機を変更

例) 一台の超大規模並列計算機を用いたシミュレーション 分散並列計算機群の利用(グリッドシミュレーション)

頑健性:ジョブのタイムアウトや計算機の停止等の障害に対し、全体解析を自動継続 効率性:ワークフローに基づく要素プログラムのパイプライン処理の実現や、負荷の低い計算機の

自動選択 本制御システムにより、各サイトに分散配置された計算機上での各コードの起動・終了を利用者端末

から制御する。

これまでに、実プラントデータを模擬した連携解析モデルによる統合シミュレーション環境でのデ

ータ連携システムの動作検証を完了し、現在、機能検証を実施中である。また、GUIを用いた実行

制御への対応も進めている。今後は、解析間データ連携については、大規模な実プラントデータ間の

データ連携に備えた調整と実行制御の自動化への対応、統合シミュレーション環境の構築については、

特に頑健性や効率性の補強による制御システムの大規模長時間実行機能の高度化を実施する予定である。

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