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徳島大学とHelical Fusion社、次世代ヘリカル核融合の 三次元中性子輸送モンテカルロ・シミュレーション計算において「MSC Apex」を活用
31 5月 2023
HexagonのManufacturing Intelligence division（東京都千代田区、代表取締役社長：今野真生）は、徳島大学 医学部保健学科 放射線理工学分野（徳島県徳島市、阪間 稔研究室、以下 徳島大学）、ならびに株式会社Helical Fusion （東京都中央区、田口昂哉、宮澤順一ほか共同創業者）において、次世代ヘリカル核融合の三次元中性子輸送モンテカルロ・シミュレーション計算におけるMSC Nastran入力データの生成に「MSC Apex」を活用していると発表しました。
徳島大学では、これまでヘリカル型核融合炉を設置している核融合科学研究所の共同研究制度を通じて、ヘリカル型核融合炉の先進設計ブランケットにおける三次元中性子輸送計算を行い、TBR（トリチウム燃料増殖比）評価を行ってきました。
2022年7月からは、Helical Fusion社との間で、この三次元中性子輸送モンテカルロ・シミュレーション計算であるPHITS（フィッツ）計算コードの共同研究を開始しています。
予め中性子輸送を正確に評価するため、放射線輸送解析で重要な要素として、計算空間内に対象物となる構造体、本研究ではHelical Fusion社が手がける次世代ヘリカル核融合炉設計を正確に再現することが必要ですが、ヘリカル構造のような複雑な設計構造をPHITS計算空間内で精密に再現することは非常に困難です。そこで、徳島大学では、次世代ヘリカル核融合炉の3D CADデータから、PHITS計算コードへインポートするためのMSC Nastran入力データの生成に「MSC Apex Modeler」を使用しました。 このワークフローでは、3D CADデータをMSC Apex Modelerで読み込み、必要な形状編集を実施したあと、ソリッドメッシュを作成し、MSC Nastran入力データ形式を得ました。その後、PHITS計算コードでMSC Apexから出力したファイルを読み込み、計算を実施しました。
MSC Apexを使用する前の従来方式では、CADデータをとり扱うことができず、メッシング時に発生する交差などのエラーへの対処方法がなく、GUIでの操作取り扱いができませんでしたが、MSC Apexの多様な形状編集およびソリッドメッシング機能により、GUI上で交差エラーなどを検出し、頂点/エッジドラッグなどの高度なツールにより、視覚的に形状編集を行うことができるようになりました。
徳島大学 医学部保健学科 放射線理工学分野 阪間 稔教授は次のように述べています。
「放射線輸送シミュレーション計算解析における分野では、ヘリカル型核融合炉のような複雑な構造物から人体を含むNURBS のような曲面構造など、放射線輸送計算空間へ取り込むためのワークフローはあまり認知されておらず、今後、MSC Apex Modeler の高度なソリッドメッシングソフトウェアの利用が拡がることで、放射線関連のソルバーが創出されることを期待します」
※すべての商標は、それぞれの所有者に帰属しています。
株式会社Helical Fusionについて
2021年10月に、田口昂哉、宮澤順一ほか共同創業者により設立されたスタートアップ企業で、「人類は核融合で進化する」をスローガンに、核融合炉の設計、要素技術の開発ならびに提供を行っています。Helical Fusion社は、ヘリカル核融合炉で持続的かつ安定したエネルギーを創造し、このさき百万年続く地球と人類の共生を可能にすることを目指しています。
詳細はこちら: https://www.helicalfusion.com/
Hexagonについて
Hexagon はセンサとソフトウェア、自動化ソリューションのグローバルリーダーです。産業、製造、インフラ、安全、モビリティの業界において、効率性、生産性、品質の向上を担っています。当社のテクノロジーは、都市と生産のエコシステムを形成し、連携と自動化を加速させ、スケーラブルで持続可能な未来を実現します。
HexagonのManufacturing Intelligence事業部は、設計・エンジニアリングデータ、生産データおよび計測データを活用して、製造工程をよりスマートに変革します。詳細情報は、hexagonmi.comをご覧ください。
Hexagon (Nasdaq ストックホルム：HEXA B) は世界50カ国に約24,000人の従業員を擁し、売上高は約52億ユーロです。詳細はhexagon.comをご覧ください。
徳島大学では、これまでヘリカル型核融合炉を設置している核融合科学研究所の共同研究制度を通じて、ヘリカル型核融合炉の先進設計ブランケットにおける三次元中性子輸送計算を行い、TBR（トリチウム燃料増殖比）評価を行ってきました。
2022年7月からは、Helical Fusion社との間で、この三次元中性子輸送モンテカルロ・シミュレーション計算であるPHITS（フィッツ）計算コードの共同研究を開始しています。
予め中性子輸送を正確に評価するため、放射線輸送解析で重要な要素として、計算空間内に対象物となる構造体、本研究ではHelical Fusion社が手がける次世代ヘリカル核融合炉設計を正確に再現することが必要ですが、ヘリカル構造のような複雑な設計構造をPHITS計算空間内で精密に再現することは非常に困難です。そこで、徳島大学では、次世代ヘリカル核融合炉の3D CADデータから、PHITS計算コードへインポートするためのMSC Nastran入力データの生成に「MSC Apex Modeler」を使用しました。 このワークフローでは、3D CADデータをMSC Apex Modelerで読み込み、必要な形状編集を実施したあと、ソリッドメッシュを作成し、MSC Nastran入力データ形式を得ました。その後、PHITS計算コードでMSC Apexから出力したファイルを読み込み、計算を実施しました。
MSC Apexを使用する前の従来方式では、CADデータをとり扱うことができず、メッシング時に発生する交差などのエラーへの対処方法がなく、GUIでの操作取り扱いができませんでしたが、MSC Apexの多様な形状編集およびソリッドメッシング機能により、GUI上で交差エラーなどを検出し、頂点/エッジドラッグなどの高度なツールにより、視覚的に形状編集を行うことができるようになりました。
図1 MSC Apex で次世代ヘリカル核融合炉設計のソリッドメッシング結果の出力例
図2 放射線輸送解析モンテカルロ・シミュレーション計算PHITS によるジオメトリー出力（MSC Apex からのMSC Nastran入力データの取り込み例）と
放射線輸送結果の様子（中性子線の飛跡）
徳島大学 医学部保健学科 放射線理工学分野 阪間 稔教授は次のように述べています。
「放射線輸送シミュレーション計算解析における分野では、ヘリカル型核融合炉のような複雑な構造物から人体を含むNURBS のような曲面構造など、放射線輸送計算空間へ取り込むためのワークフローはあまり認知されておらず、今後、MSC Apex Modeler の高度なソリッドメッシングソフトウェアの利用が拡がることで、放射線関連のソルバーが創出されることを期待します」
※すべての商標は、それぞれの所有者に帰属しています。
株式会社Helical Fusionについて
2021年10月に、田口昂哉、宮澤順一ほか共同創業者により設立されたスタートアップ企業で、「人類は核融合で進化する」をスローガンに、核融合炉の設計、要素技術の開発ならびに提供を行っています。Helical Fusion社は、ヘリカル核融合炉で持続的かつ安定したエネルギーを創造し、このさき百万年続く地球と人類の共生を可能にすることを目指しています。
詳細はこちら: https://www.helicalfusion.com/
Hexagonについて
Hexagon はセンサとソフトウェア、自動化ソリューションのグローバルリーダーです。産業、製造、インフラ、安全、モビリティの業界において、効率性、生産性、品質の向上を担っています。当社のテクノロジーは、都市と生産のエコシステムを形成し、連携と自動化を加速させ、スケーラブルで持続可能な未来を実現します。
HexagonのManufacturing Intelligence事業部は、設計・エンジニアリングデータ、生産データおよび計測データを活用して、製造工程をよりスマートに変革します。詳細情報は、hexagonmi.comをご覧ください。
Hexagon (Nasdaq ストックホルム：HEXA B) は世界50カ国に約24,000人の従業員を擁し、売上高は約52億ユーロです。詳細はhexagon.comをご覧ください。
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TEL: 03-6275-0870 Mobile: 080-3524-4302 E-mail： hexagonmi.jp.marketing@hexagon.com
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