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원자력에너지분야의 기술혁신과 차세대 슈퍼컴의 전략적 활용 1. 사회적 · 국가적인 요청 · 환경과 경제의 양립에는 원자력에너지가 불가결 · 원자력 에너지의 연구개발에는 계산과학이 불가결 1-1 에너지 분야에서 사회적 · 국가적인 요청 (1) 에너지 안전보장의 확립 (2) 지구 온난화 대책으로의 공헌 ⇒ 환경과 경제를 양립하는 지속 가능한 발전을 실현 1-2 사회적 · 국가적 요청과 계산과학의 필요성 (1) 경수로 발전시설의 건전성·안전감시 (2) 자원의존 탈각을 위한 신형로 개발 실기실험이 곤란, 효율적연구개발 ⇒ 시뮬레이션을 이용한 예측과학과 실험대체수단의 확립 2. 차세대 슈퍼 컴퓨터가 아니라면 해결하지 못할 과제와 예측 · 경수로의 안전성 · 경제성 향상 (내진성 평가) · 차세대로의 연구개발의 효율성 (고속증식로, 핵융합로) · 원자력을 지원하는 재료연구 2-1 사회적 · 국가적 요청에 대응하기 위한 대처계획 지구온난화·에너지문제를 극복하여 세대를 초월한 안전한 원자력에너지를 이용하기 위해서… ① 경수로의 안전성·건전성의 향상을 위한 내진 시뮬레이션 ② 고속증식로 사이클의 확립을 위한 FBR설계지원 툴로의 종합적 시뮬레이션 ③ 핵융합의 실현을 위해서 핵융합의 실증로를 대체하는 플랜트 시뮬레이션 ④ 기술혁신의 기반으로 원자력을 지원하는 재료·물성 시뮬레이션 2-2 차세대 계산기가 아니면 해결하지 못할 과제 예 (1) 원자력시설의 안전성, 건전성의 향상 목표: 계산의 세밀화·대규모화에 의한 실운용 상태를 가미한 시설전체의 내진성 평가수단의 실현 혁신성: 종래의 기기단위해석에서는 실현하지 못한 파손현상해명 파급: 진동에 의한 상태 변화로부터 안전성과 건전성을 예측 (2) 고속증식로 (FBR)개발의 효율화에 의한 에너지 안전보장의 조기확립 목표: 계산의 세밀화·고속화에 의한 Design by Analysis의 실현 혁신성: 실험곤란(FBR고유의) 복잡현상의 해명 (현 수퍼컴에서 불가능한 계산) 파급: Design by Analysis에서 FBR설계를 선도하여 신뢰성·안전성 향상, 코스트 저감에 공헌 (FBR실증로 설계의 실현) (3) 핵융합로의 개발기간단축·개발코스트저감 목표: 계산의 대규모화에 의한 ITER(국제열핵융합실험로)의 실물대( #23455;物大) 시뮬레이션의 실현 혁신성: 장시간 핵연료의 달성에 필요한 운전조건의 해명 파급: 실험의 사전예측에 의한 국제경쟁력의 확보·향상과 ITER후의 장치를 시뮬레이션에서 대체하여 상업로의 개발기간단축·코스트저감에 공헌 (4) 원자력을 지원하는 재료연구 목표: 계산의 고정도()화와 멀티스케일 모델링 수법의 확립 혁신성: 균열발생원인의 해명, 가장 곤란한 물성(악티니드 화학물)예측 파급: 원자로구조재의 노화·고경년화의 과학적 이해 및 장래의 혁신적 기능재료개발 3. 거점체제의 구축 · 실적을 살려 아래에 유의하면서 연구체제를 구축 - 원자력의 종합성에 의한 다양한 전략분야간 연대 · 인재육성을 추진 - 계산과학, 실험과학을 융합한 종합연구환경의 구축 - 국제경쟁력의 유지 · 향상을 위한 계산과학의 전략적 추진 3-1 인재육성 ▶ 원자력·에너지가 필요로 하는 폭 넓은 분야교류와 연구거점연대/사업연대의 가능성 ▶ 원자력·에너지분야 거점에서 이해증진 활동 3-2 연대실적 ▶ 계산과학, 실험과학을 융합한 원자력에너지 종합연구환경의 운영 ▷ ITBL(Information Technology Based Laboratory), AEGIS(이지스)의 실적을 살린 연구 커뮤니티 형성 ▷ 종합과학인 원자력에너지의 물질을 살린 요소기술성과를 다른 분야에 보급, 발신 ▷ 핵융합과학연구소(NIFS), 핵융합과학네트워크, 효고현립대와 연대 ▷ 국제적 원자력에너지 연구 중핵거점을 형성하여 국제협력을 추진 ▷ 원자력학회 계산과학기술부회(약230명)과의 연대에 의한 학술분야의 활성화 3-3 원자력 시뮬레이션분야에서 해외연대 (1) 해외연대 ▷ 원자력을 지원하는 재료연구 시뮬레이션에서는 세계각국과 연대 ▷ 고속증식로 시뮬레이션에서는 시뮬레이션과 모델링 공동의장(GNEP), 등에서 협력 ⇒ 시뮬레이션연구의 전략적 추진이 필요 (재료, 열류동, 내진, HPC기반기술) ▷ 미국 DOE(에너지국) 각 연구소, 프랑스 CEA(원자력청)과의 HPC(하이 퍼포먼스 컴퓨팅)이용기술과 시뮬레이션기술연대, EU·ITER프로젝트와 시뮬레이션기술에서도 연대 (2) 국제경쟁력의 현상분석 ▷ 세계의 원자력시장이 정체하고 있는 동안도 착실하게 연구개발을 진행해온 우위성 ▷ 일본은 산업기술의 면에서 다소 앞서 있는 한편 해외시장으로의 대응은 늦어지고 있다 ⇒ 경쟁해야 할 상황과 협력해 할 상황을 명확하게 하여 협력 (원자력정책대망) ▷ 핵융합 시뮬레이션에서는 미국이 「실험의 대체」를 지향 ⇒ 일본에서도 시뮬레이션연구의 전략적 추진이 필요 (미국과의 경쟁) 3-4 차세대 슈퍼컴 활용에서 기대되는 국제적 임팩트 ▶ 원자력시설의 내진성평가 · 3차원 가상진동대의 실현과 GNEP(Global Nuclear Energy Partnership) 등에서의 발신 ⇒ FBR의 내진설계를 리드 ▶고속증식로(FBR) 사이클 기술개발 · Design by Analysis의 실현과 GNEP등에서의 발신 ⇒ 일본의 기술에 기초한 FBR사이클기술의 국제표준화 ▶ 핵융합연구개발 · ITER실대( #23455;大)시뮬레이션의 실현 ⇒ ITER계획의 선도와 데모로(원형로+실증로)설계등에서의 일본의 주도권확보 ▶ 원자력을 지원하는 재료연구 · 경년노화 멀티스케일 시뮬레이션의 실현 ⇒ 구조재의 고경년화 예측 고정도 초대규모 제1원리계산의 실현 ⇒ 연료특성예측과 새로운 과학의 개척 |
