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超高エネルギー粒子加速器の自己無撞着航跡場解析のためのコンピュータシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17540225
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関室蘭工業大学

研究代表者

川口 秀樹  室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (90234046)

研究分担者 榎戸 武揚  北海道大学, 大学院工学研究科, 教授 (10001992)
研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2006年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2005年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
キーワード粒子加速器 / 航跡場 / ハイパフォーマンスコンピューティング / コヒーレントシンクロトロン放射 / 時間領域境界要素法 / Lienard-Weichert場 / 専用計算機 / FPGA / PLD
研究概要

高エネルギー粒子加速器などに現れる放射する超相対論的電子の動力学の解明を目的として,本研究計画では,Lienard-Wiechert場の境界値問題として自然な形で上記の現象を取扱うことのできる時間領域境界要素法に着目し,同手法に基づく自己無撞着航跡場解析コードを開発する.とりわけ,同手法における深刻である計算時間および所要メモリの問題を克服すべく,スキームをハードウェア化した専用のコンピュータシステムの開発に関する研究を行った.本研究計画は,大別して,
・既存の時間領域境界要素法による航跡場解析コードを改良し自己無撞着航跡場解析コードを開発
・FPGAによる時間領域境界要素法のアクセラレータボードを開発
の2項目からなり,これら研究項目の内訳として具体的にそれぞれ下記を実施した.
(1)自己無撞着航跡場解析コードの開発
a.航跡場解析コードのソフトウェア的高速化手法・ウインドウオプション技術の検討とコード開発
b.ウインドウオプション技術付時間領域境界要素法解析コードの自己無撞着解析コード化
c.時間領域境界要素法解析コードの大規模問題への適用とウェークポテンシャル計算での精度確認
(2)時間領域境界要素法アクセラレータボードの開発
a.時間領域境界要素法専用計算機の方式およびシステム構成の検討および概念設計
b.小規模計算での全システムのVHDL回路記述,論理回路シミュレーションによる動作確認
また最終年度には,本研究計画の成果を将来実用化する際の実現可能性の検証を目的として,FDTD法に基づく専用計算機をベースに,そのプリント回路基盤化を実施し,専用計算機のプリント基板化に際しての実際のハードウェアサイズ,インターフェースピン数等の見積りを行った.
さらに,自己無撞着航跡場のソフトウェア手法的高速処理方法の検討に際し,本研究課題の世界的な研究拠点の一つであるドイツ・ダルムシュタット工科大学・Weiland教授の研究グループから,Felix Wolfheimer研究員(平成17年度),Wolfgang Ackermenn助手(平成18年度)を招聘し,その具体的方法等について意見を伺うとともに研究討論を行ったことを付記しておく.

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (22件)

  • [雑誌論文] Scattered-field Time Domain Boundary Element Method and Its Application to Transient Electromagnetic Field Simulation in Particle Accelerator Physics2007

    • 著者名/発表者名
      K.Fujita, H.Kawaguchi, S.Nishiyama, S.Tomioka, T.Enoto, I.Zagorodnov, T.Weiland
    • 雑誌名

      IEICE Trans. Electron. Vol.E90-C,No.2

      ページ: 265-274

    • NAID

      110007519609

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] I.Zagorodnov and T.Weiland] Scattered-field Time Domain Boundary Element Method and Its Application to Transient Electromagnetic Field Simulation in Particle Accelerator Physics2007

    • 著者名/発表者名
      K.Fujita, H.Kawaguchi, S.Nishiyama, S.Tomioka, T.Enoto
    • 雑誌名

      IEICE Trans.Electron. Vol.E90-C, No.2

      ページ: 265-274

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Scattered-field Time Domain Boundary Element Method and Its Application to Transient Electromagnetic Field Simulation in Particle Accelerator Physics2007

    • 著者名/発表者名
      K.Fujita, H.Kawaguchi, S.Nishiyama, S.Tomioka, T.Enoto, I.Zagorodnov, T.Weiland
    • 雑誌名

      IEICE Trans. Electron. Vol.E90-C, No.2

      ページ: 265-274

    • NAID

      110007519609

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Time Domain Wake Field Computation with Boundary Element Method2006

    • 著者名/発表者名
      K.Fujita, H.Kawaguchi, I.Zagorodnov, T.Weiland
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Nuclear Science 53 [2]

      ページ: 431-439

    • NAID

      120000956908

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Numerical Code for Self-consistent Wake Fields Analysis with Curved Trajectory Electron Bunches2006

    • 著者名/発表者名
      H.Kawaguchi, K.Fujita
    • 雑誌名

      Procs of 10th European Particle Accelerator Conf. (EPAC2006)

      ページ: 2230-2232

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Design Study of Dedicated Computer System for Wake Field Analysis with Time Domain Boundary Element Method2006

    • 著者名/発表者名
      K.Fujita, H.Kawaguchi
    • 雑誌名

      Procs of 10th European Particle Accelerator Conf. (EPAC2006)

      ページ: 2233-2235

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 3次元マイクロ波シミュレータ・FDTDメモリマシンの開発に関する研究2006

    • 著者名/発表者名
      高崎秀樹, 川口秀樹, 松岡俊佑, 高原健爾
    • 雑誌名

      日本AEM学会誌 Vol.14,No.2

      ページ: 215-219

    • NAID

      110004862762

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 時間領域境界積分方程式にもとづくFDTD法の吸収境界条件2006

    • 著者名/発表者名
      川口秀樹, 藤田和広
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告 MW2006-66・信学技報 Vol.106,No.186

      ページ: 169-174

    • NAID

      10017641083

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Time Domain Wake Field Computation with Boundary Element Method2006

    • 著者名/発表者名
      K.Fujita, H.Kawaguchi, I.Zagorodnov, T.Weiland
    • 雑誌名

      IEEE Trans.Nuclear Science Vol.53, No.2

      ページ: 431-439

    • NAID

      120000956908

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Numerical Code for Self-consistent Wake Fields Analysis with Curved Trajectory Electron Bunches2006

    • 著者名/発表者名
      H.Kawaguchi, K.Fujita
    • 雑誌名

      Procs of 10th European Particle Accelerator Conf.(EPAC2006)

      ページ: 2230-2232

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Design Study of Dedicated Computer System for Wake Field Analysis with Time Domain Boundary Element Method2006

    • 著者名/発表者名
      K.Fujita, H.Kawaguchi
    • 雑誌名

      Procs of 10th European Particle Accelerator Conf.(EPAC2006)

      ページ: 2233-2235

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dedicated Computer for 3D FDTD/FIT with Memory Architecture2006

    • 著者名/発表者名
      H.Takasaki, H.Kawaguchi, S.Matsuoka, K.Takahara
    • 雑誌名

      Journal of the Japan Society of Applied Electromagnetics and Mechanics Vol.14, No.2

      ページ: 215-219

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Absorbing Boundary Condition of FDTD Method Based on Time Domain Boundary Integral Equation2006

    • 著者名/発表者名
      K.Fujita, H.Kawaguchi
    • 雑誌名

      MW2006-66 Vol.106, No.186

      ページ: 166-174

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Time Domain Wake Field Computation with Boundary Element Method2006

    • 著者名/発表者名
      K.Fujita, H.Kawaguchi, I.Zagorodnov, T.Weiland
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Nuclear Science 53[2]

      ページ: 431-439

    • NAID

      120000956908

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of Numerical Code for Self-consistent Wake Fields Analysis with Curved Trajectory Electron Bunches2006

    • 著者名/発表者名
      H.Kawaguchi, K.Fujita
    • 雑誌名

      Proceedings of 10th European Particle Accelerator Conference (EPAC-2006)

      ページ: 2230-2232

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Design Study of Dedicated Computer System for Wake Field Analysis with Time Domain Boundary Element Method2006

    • 著者名/発表者名
      K.Fujita, H.Kawaguchi
    • 雑誌名

      Proceedings of 10th European Particle Accelerator Conference (EPAC-2006)

      ページ: 2233-2235

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] データフローアーキテクチャFDTD/FIT/法専用計算機における吸収境界条件の検討2005

    • 著者名/発表者名
      松岡俊佑, 藤田和広, 高田士寛, 川口秀樹
    • 雑誌名

      計算数理工学論文集 第5巻,第2号

      ページ: 171-176

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 散乱場表示時間領域境界要素法と粒子加速器航跡場解析への応用について2005

    • 著者名/発表者名
      藤田和広, 川口秀樹, 西山修輔, 富岡智, 榎戸武揚
    • 雑誌名

      電気学会電磁界理論研究会資料 EMT-05-65

      ページ: 25-30

    • NAID

      10017117336

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Absorbing Boundary Condition in FDTD/FIT Dedicated Computer with Dataflow Architecthre2005

    • 著者名/発表者名
      S.Matsuoka, K.Fujita, S.Takada, H.Kawaguchi
    • 雑誌名

      ACOME2005 Vol.5, No.2

      ページ: 171-176

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Wake Field Analysis of Particle Accelerator by Using Time Domain Boundary Element Method with Scattered Field Formulation2005

    • 著者名/発表者名
      F.Fujita, H.Kawaguchi, S.Nishiyama, S.Tomioka, T.Enoto
    • 雑誌名

      EMT-05-65

      ページ: 25-30

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] データフローアーキテクチャFDTD/FIT法専用計算機における吸収境界条件の検討2005

    • 著者名/発表者名
      松岡俊佑, 藤田和広, 高田士寛, 川口秀樹
    • 雑誌名

      計算数理工学論文集 第5巻,第2号

      ページ: 171-176

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Time Domain Wake Field Computation with Boundary Element Method

    • 著者名/発表者名
      K.Fujita, H.Kawaguchi, I.Zagorodnov, T.Weiland
    • 雑誌名

      IEEE Trans.Nuclear Science (to be published)

    • NAID

      120000956908

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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