地層処分シミュレータの構築に関する研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13480143
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 奥田 洋司 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (90224154)
• 研究分担者: 吉村 忍 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (90201053) ; 矢川 元基 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (40011100)
• キーワード: 地層処分 / 人工バリア / 核種移行 / 地下水シナリオ / 並列有限要素法 / クラスタコンピューティング / ミドルウェア

研究概要

本研究では、地層処分システムの安全性評価における地下水シナリオとそこに必要な高性能シミュレーションの重要性に注目し、広領域不均質地質構造に対応できるよう10億自由度規模の有限要素並列解析による人工バリア、岩盤中の核種移行事象シミュレータを開発しサイトスペシフィックな段階での合理的評価を可能とすることを目的としている。
平成14年度の成果は以下の通りである。
<サブテーマ[A]地層処分シミュレータ用プラットフォーム>
昨年度から開発中の地層処分シミュレータ用プラットフォームをSR8000および地球シミュレータに実装し、充分な性能が得られることを示した。当初予定していたSR2201、SX4については、それらが既に古い計算機となったため、検討対象から外した。また、地下水シナリオとその他の事象について、プラットフォーム(ミドルウェア)への実装可能性を検討し、浸透流および移流拡散についてのプラグインに着手した(この部分については、サブテーマ[B]と作業は共通化されている)。
<サブテーマ[B]:人工バリア、岩盤中の核種移行解析エンジン>
核種移行解析に関する定式化、離散化、開発コード設計を昨年度に続いて行い。上記のように、GeoFEM (^*注)熱流動解析サブシステムをベースに浸透流および移流拡散についてのプラグインに着手した。核種崩壊問題については、未着手である。
<サブテーマ[C]:クラスタコンピューティング環境整備>
昨年度検討されたSR8000におけるMPI/OpenMPのハイブリッド並列計算性能を、地球シミュレータ上においても同様な性能が発揮されることを確認した。これはクラスタコンピューティング環境においても有効に機能する。

研究成果

• [文献書誌] Hiroaki Matsui, Hiroshi Okuda: "Thermal Convection Analysis in a Rotating Shell by a Parallel Finite-Element Method-Development of a Thermal-Hydraulic Subsystem of GeoFEM"Concurrency and Computation : Practice & Experience. Vol.14,No.6-7. 465-481 (2002)
• [文献書誌] Kengo Nakajima, Hiroshi Okuda: "Parallel Interative Solvers for Unstructured Grids Using a Directive/MPI Hybrids Programming Model for the GeoFEM Platform on SMP Cluster Architectures"Concurrency and Computation : Practice & Experience. Vol.14,No.6-7. 411-429 (2002)
• [文献書誌] Kazuo Minami, Hiroshi Okuda: "Optimization of GeoFEM for High Performance Sequential Computer Architectures"Concurrency and Computation : Practice & Experience. Vol.14,No.6-7. 395-409 (2002)
• [文献書誌] 奥田洋司, 柄谷和輝, 永田雅喜: "並列化プラグイン機能を利用した並列有限要素法コードの開発とその性能評価"日本機械学会論文集(A編). Vol.68,No.671. 1002-1009 (2002)
• [文献書誌] 奥田洋司, 江連真一, 中島研吾: "大規模並列計算のための要素細分化ツールの開発"日本応用数理学会論文誌. Vol.12,No.1. 29-43 (2002)