炉物理の研究 第 56 号 (2004 年 1 月)

＜委員会報告・｢炉物理研究委員会｣活動報告＞｢共用炉物理コードシステムの構築｣ワーキングパーティー活動報告
電中研

松村哲夫

１．ＷＰ名：共用炉物理コードシステムの構築（ＣＣＳ）ＷＰ
２．活動期間：平成 13〜14 年度
３．ＷＰ構成リーダー氏名（所属）：松村哲夫（電中研）

ＷＰ幹事：
小林啓祐（元京都大学）、別所泰典（NUPEC）、池田一三（三菱重工）、飯島進*、森 貴正*（原研）
ＷＰメンバー氏名：山岡

光明（東芝）、横山 賢治（サイクル機構）、石井内藤

俶孝（NAIS）、日山一弥（日立）信行（原燃工）、久語 輝彦（原研）

オブザーバー：
岩崎智彦（東北大）、山本 徹、中島 鐵雄（NUPEC）、杉 暉夫（原研）

常時参加者：中川正幸（原電）（参加者数 委員：12 名、オブザーバー：4 名、常時参加者：１名）（＊：途中、森貴正氏に交代）

４．ＷＰ活動目的：炉物理部会会員がその研究・開発活動を効率的に行えるように、幅広い研究分野で便利に使える炉物理コードシステムを構築する。

５．活動経過第１回会合：平成 13 年 11 月 26 日（火）13：30～17：00
リーダ－及び幹事の選出、WP の今後の活動計画の議論
第２回会合：平成 14 年 2 月 22 日（金）13：30～17：00
・各機関のコードシステムの紹介
・既存の統合コードシステムの紹介（ERANOS、JOINT、ORIGEN など）
・コードシステムの議論
第３回会合：平成 14 年 7 月 19 日（金）13：30～17：00
・各機関のコードシステムの紹介-63-

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・他分野でのコードシステムの紹介
・コードシステムの議論
第４回会合：平成 14 年１２月６日（金）13：30～17：00
・取りまとめ、今後の進め方の議論

６．活動成果（付録１資料：日本原子力学会２００３年春の年会での報告参照）
・各機関各炉型毎のコードの現状・課題の整理
・先端計算機技術、統合型炉物理コードの調査
・共用炉物理コードシステムの全体構想検討
・ストリートプラグラム、ソルバー、インターフェースなどの概念検討
・開発・整備の体制の検討

７．今後の予定
２００３年度の革新的実用原子力技術開発提案公募事業に「共用原子力コードシステムの構築に関する技術開発」を応募したものの、採択されなかった。一方、共用炉物理コードシステムの構築（ＣＣＳ）ＷＰの活動の詳細については、JAERI-Review などに取り纏める計画である。付録２に目次案を示す。
以上

付録１：日本原子力学会 2003 年春の年会での報告 OHP

共用炉物理コードシステムの構
築ＷＰのメンバー構成

共用炉物理コードシステムの構築ＷＰ活動報告（案）• 参加者数：１５名• リーダー：松村哲夫（電中研）• 幹事： 小林 啓 祐（京都大学名 誉教授）
別 所
泰 典 （ NUPEC ）池 田 一 三 （ 三 菱 重 工 ）飯島 進（原研）＊

原子力学会２００３年春の年会（H20, 2003.3.28）
アルカスSASEBO＊途中、森貴正氏に交代
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活動概要

ＷＰ活動目的• 第１回会合：平成13年11月26日（火）リーダ－・幹事の選出、活動計画• 第２回会合：平成14年 2月22日（金）各機関のコードシステムの紹介• 第３回会合：平成14年 7月19日（金）コードシステムの議論• 第４回会合：平成14年12月６日（金）取りまとめの議論• 炉物理部会会員がその研究・開発活動を効率的に行えるように、幅広い研究分野で便利に使える炉物理コードシステムを構築する。

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各機関各炉型毎のコードの現状・課題の整理

ＷＰ活動内容• 燃料棒、燃料集合体・要素、炉心、燃焼計算の他に、感度解析、炉定数調整、核設計精度評価、共分散処理、動特性、過渡解析、ガンマ線計算、装荷パターン作成、炉心安定性解析、遮蔽、臨界安全など多種の炉物理コード、コードシステムが利用されている。
• 炉型を跨って利用されているコードは少ない• 各機関の役割に応じて、保有・開発しているコードに特徴がある。

• 各機関各炉型毎のコードの現状・課題の整理• 先端計算機技術、統合型炉物理コードの調査• 共用炉物理コードシステムの全体構想検討• ストリームプログラム、ソルバー、インターフェースなどの概念検討• 開発・整備の体制の検討

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何が必要・何が問題

統合型炉物理コード・
先端計算機技術の調査• 既存コード・データを結合して利用できるプラット
フォーム依存性の無いストリームプログラム• 既存コード・データは最小の労力でサブシステム化出来ること• 既存コードでカバー出来ない計算機能を補う新規のソルバー• コード相互、外部コード・データとも連携が容易なインターフェース• 実用的で十分に検証されている必要• 十分な資料の作成や対外活動も重要• コードシステムを維持・発展させる仕組みが必要• 欧州炉物理解析システムＥＲＡＮＯＳ－独自のプログラミング言語の使用－オブジェクト指向的なデータ構造
・ドイツ・ユーリッヒ研究所のＶＳＯＰ・ＪＯＩＮＴ
・ＯＲＩＧＥＮ２のコマンド機能
・計算機技術：スクリプト言語、データ記述言語ＸＭＬ，ＦＯＲＴＲＡＮ９０/９５
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コードシステムの全体概念

ストリームプログラムの構造案(1)ストリーム・プログ
ラム開発

スクリプト言語（Ｐｅｒｌ，Ｒｕｂy, Pythonなど）による実行コマンド
制御プログラム
既存のFortranプログラム
実行コマンド Module化 （ＳＲＡＣなど）(2)既存コード・システムのサブシステム化

Fortran90による制御プログラム(3)必要なソルバー（サブシステム）の開発

サブプログラム(4)必要なインターフェーの整備

Call

外部コード・システム・
ライブラリー

スクリプト言語やFortran90の利用により既存コードの容易な利用が可能である。

910ストリームプログラムの構造案
ースクリプト言語の利用ー

ストリームプログラムの構造案
ーFORTRAN90言語の利用ー
制御プログラム
USE SRAC

制御のイメージ>
スクリプト言語のプロンプト>system(“SRAC”)
SRACの起動>open(in,”SRAC.out”) SRACの出力ファイルの操
作>・・・・・
・殆どのUNIX機種、Windowで稼動するフリーソフト
・既存のプログラムをそのまま利用
・他の計算機のプログラムも制御可能
・テキストファイルの処理が可能
・Webページ上でも稼動可能

既存プログラムのMODULE化
MODULE SRAC
A=B+C
・ FORTRAN90は、FORTRAN77と比較して、MODULE 化機能、メモリー領域の動的確保、マトリクス演算機能 などが追加された。
・既存プログラムでMODULE宣言文を追加すれば殆ど修正不要
12・FORTRANだけで制御可能

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既存コードの連携のイメージ(1)

既存コードの連携のイメージ(2)（例）
六角形状燃料要素を持つ革新炉での炉心解析（問題点）
３次元六角形状解析は一般的でない（例）
熱炉での断面積等の感度解析（問題点）
熱炉での断面積等の感度解析コードの整備が不充分

ストリーム・プログラム

ストリーム・プログラム

SRACなどの燃料要素解析コード

SRACなどの燃料要素解析コード

高速炉の３次元六角形状輸送コード（ＮＳＨＥＸ）など

高速炉用感度解析コード（SAGEP)

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既存コードの連携方法

既存コードの連携のイメージ(3)・標準ファイル形式の設定
ＸＭＬの様な汎用的な形式（既存のＰＤＳファイルなども利用）
・インターフェース・コードシステムの構築
既存プログラムの修正を最少化（例）
革新炉の核熱水力炉心解析（問題点）
・既存の核熱水力解析コードは炉型依存性が強い
・MVPなどのモンテカルロ法で核熱水力計算は困難

XML(eXtensible Markup Language)の紹介
ストリーム・プログラム

・自分自身のデータの構造を記述するDTD部 とそれに従って記述されたデータ部分からなるテ
キストデータからなる言語
・様々な形式のデータの保存および活用の方法として注目を集めている
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SRACなどの燃料要素解析コード
核熱水力炉心解析コード15

共用炉物理コードシステムの利用のイメージ

その他の推進方法

利用環境

新規に開発すべきソルバー案①自分のＰＣ（LINUX)，ＥＷＳなどで②ＷＷＷやＴｅｌeｎｅｔを用いてネットワークで・標準多群計算用ライブラリー・キャラクタリスク法による輸送計算コード
・その他

入力方法
①コマンド型で¾Use JFS3-3¾Cal Pin-cell …..
¾Save flux …

コードシステムの検証・利用方法
・解法の公開性、十分な検証の必要性
・多くのユーザーが利用出来る体制作り
・計算結果（検証結果）のデータベース化
・海外との連携

出力方法①デジタルデータ出力で②メニュー方式で・Ｌｉｂｒａｒｙ-JFS-SRAC lib-…..

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まとめ

②グラフ、ＣＧＩ出力で18提言• 各機関の炉物理コード、先端計算機技術、統合型炉物理コードなどを調査し、「炉型を跨って利用されているコードは少ない」などの問題点が抽出された• 「既存コード・データを結合して利用できるプラットフォーム依存性の無いストリームプログラム」など共用炉物理コードシステムに求められる用件、全体概念を明らかにした• スクリプト言語やFortran90の利用によるストリームプログ
ラムの構造を示した• ＸＭＬの様な汎用的な形式の標準ファイル形式などインターフェースの構造を議論した• 解法の公開性、十分な検証の必要性、多くのユーザーが利用出来る体制作りなどの推進方法を提案した

今後の発展のため、「共用炉物理コードシステムの構築」に多くの参加者を希望します⇓
ご連絡をお願いします19

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付録２：報告書目次JAERI-Review（ レ ポ ー ト 番 号 は 未 定 ）共用炉物理コードシステムの基本概念の検討－ 共 用 炉 物 理 コ ー ド シ ス テ ム (CCS)の 構 築 Ｗ Ｐ の 活 動 報 告 －共用炉物理コードシステムの構築ＷＰ
１．
緒言
２．活動報告２．１ 諸機関の炉物理コードシステムの調査
２．２ 先端計算機技術の活用
２．２．１ 既存の解析コード・システムにおける例
２．２．２ 解析ストリーム構築のために利用可能な技術
２．２．３ フランスにおける次世代シミュレーション開発計画
２．３ 統合型炉物理コードの調査
２．３．１ ＪＯＩＮＴ
２．３．２ ＶＳＯＰ
２．３．３ ＯＲＩＧＥＮ２
２．３．４ ＪＡＣＳ
２．３．５ 統合型炉物理コードのまとめ
２．４ 共用炉物理コードシステム概念の検討
３．共用炉物理コードシステムの全体概念
３．１ ストリームプラグラムの構造
３．１．１ スクリプトプラグラムの利用
３．１．２ ＦＯＲＴＲＡＮ９０／９５の利用
３．１．３ ストリームプラグラム構造のまとめ
３．１．４ 既存コードの連携のイメージ
３．２ 開発すべきソルバー
３．３ インターフェース及び全体構成
３．４．１ ＸＭＬの利用案
３．４．２ 機能毎のモジュール群化案
３．４．３ 最少データ・インターフェース案
４．
結言
謝辞
文献
付録

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