東京大学大学院工学系研究科システム創成学専攻 吉村忍研究室
重点課題⑥プロジェクトについて
PROJECT
ごあいさつ
プロジェクトリーダー 吉村忍 （東京大学大学院工学系研究科 教授）
我々の研究開発が対象とするのはすべて実機です。現象論の原理原則を明らかにするというサイエンス的な出口イメージではなく、実機を実用化する際に解決すべき課題を、ポスト「京」の性能をフルに活用し、実機を作る前段階で、丸ごとシミュレーションし、解決策を探し出すことを狙っています。
ポスト「京」の性能をフルに活用できる「スーパーシミュレーション」を使うことで、さまざまなクリーンエネルギーシステムの構想から実用化までのプロセスを大幅に短縮するのが、このプロジェクトの目的です。
また、我々が作るシミュレーションソフトウェアは、それぞれが汎用ソフトウェアですが、単なる汎用ソフトウェアとしてだけではなく、クリーンエネルギーシステムの研究開発に携わる各企業がノウハウを注入し、独自のツールとして仕上げるためのカーネルとしても使って欲しいと考えています。そのために企業とのコラボレーションにも、力を入れていきます。
重点課題⑥の目的
エネルギー資源小国である我が国にとって、エネルギー問題はエネルギーセキュリティの観点からも地球温暖化問題対応に向けた国際的責務の観点からも、喫緊の重要課題です。
政府が策定しているエネルギー基本計画の中では、電源構成について、あらゆる面（安定供給、コスト、環境負荷、安全性）で優れるエネルギー源はないとの前提のもとに、エネルギー源ごとの特性を踏まえ、現実的かつバランスの取れた需給構造を構築する方針が打ち出されています。
このような我が国を取り巻く状況を踏まえ、本重点課題では、超高効率・低環境負荷を実現する革新的クリーンエネルギーシステムの中核をなす複雑な物理現象の詳細解明と定量予測を、ポスト「京」を駆使した超高精度解析（第一原理解析等）によって実現し、革新的クリーンエネルギーシステムの実用化を大幅に加速するアプリケーション群の研究開発を行います。
ターゲット
本重点課題においては、革新的クリーンエネルギーシステムとして、燃焼器・ガス化炉（サブ課題A）、燃料電池（サブ課題B）、洋上風力発電（サブ課題C)、核融合炉（サブ課題D）の4システムを対象として取り上げます。
これらはプロジェクト出口であるエネルギー源としてはそれぞれに独立したものですが、その中核をなす物理現象（構造、流体、熱、電磁気、材料劣化等）や克服すべきシミュレーション課題に多くの共通点があります。
このため、本重点課題の中で同時に取り上げ、アプリケーション開発レベルにおいて、サブ課題間の連携を十分とることにより、各サブ課題を単独で遂行することに比べて、大きな相乗効果を生むように、本重点課題全体の推進を図ります。
本重点課題を構成するサブ課題
サブ課題A【燃焼器・ガス化炉】（高圧燃焼・ガス化を伴うエネルギー変換システム）
- 取組課題：
固気液三相LESと炉構造・冷却の大規模連成解析によるCO2分離・回収・貯留技術を導入した次世代石炭火力発電の実用化加速 - 実施担当:
- 高圧燃焼器のシミュレーション技術：京都大学大学院工学研究科・黒瀬良一
- ガス化炉のシミュレーション技術：九州大学大学院工学研究院・渡邊裕章、京都大学大学院工学研究科・黒瀬良一
- 高温構造健全性評価シミュレーション技術：東京大学大学院工学系研究科・吉村忍、東京大学大学院工学系研究科・山田知典
サブ課題B【燃料電池】（気液二相流および電極の超大規模解析による燃料電池設計プロセスの高度化）
- 取組課題：
燃料電池セル・スタック内の大規模気液二相流解析と電極の大規模高性能解析による燃料電池設計の高度化 - 実施担当:
- 大規模二相流解析による実機PEFC スタックの設計プロセスの構築：みずほ情報総研（株）・米田雅一
- 固体酸化物型燃料電池（SOFC）の電極要素特性解析：東京大学生産技術研究所・鹿園直毅
- 固体高分子型電量電池（PEFC）の電極要素特性解析：九州大学大学院工学研究院・井上元
- 固体高分子型電量電池（PEFC）の膜電極接合体（MEA）のナノ構造・機能分析：立教大学理学部・望月祐志、
物質・材料研究機構・奈良純
サブ課題C【洋上風力発電】（高効率風力発電システム構築のための大規模数値解析）
- 取組課題：
風車後流の影響を考慮したウィンドファームの性能向上 - 実施担当:
- ウィンドファーム及び風車技術の調査：（株）風力エネルギー研究所・今村博
- 流体・構造連成解析技術の開発：豊橋技術科学大学・飯田明由、東京大学生産技術研究所・長谷川洋介
- 風況解析：九州大学応用力学研究所・内田孝紀
サブ課題D【核融合炉】（核融合炉の炉心設計）
- 取組課題：
核燃焼プラズマの5次元第一原理計算による核融合炉の炉心運転条件の最適化 - 実施担当:
- 核燃焼プラズマ解析に向けた計算モデル拡張：日本原子力研究開発機構/量子科学技術研究開発機構・井戸村泰宏、名古屋大学大学院理学研究科・渡邉智彦、
自然科学研究機構核融合科学研究所・藤堂泰 - エクサスケール計算に向けたコデザイン：自然科学研究機構核融合科学研究所・藤堂泰、
日本原子力研究開発機構/量子科学技術研究開発機構・井戸村泰宏 - 実証研究とITER物理課題検討：自然科学研究機構核融合科学研究所・藤堂泰
- 開発コードの普及および人材育成：名古屋大学大学院理学研究科・渡邉智彦
- 核燃焼プラズマ解析に向けた計算モデル拡張：日本原子力研究開発機構/量子科学技術研究開発機構・井戸村泰宏、名古屋大学大学院理学研究科・渡邉智彦、
中核をなす物理現象
構造、流体、熱、電磁気、材料劣化
克服すべきシミュレーション課題
ベクトル・マトリックス演算、マルチフィジクス性、マルチスケール性、パラメトリック計算、
最適解探索、コデザイン、実機レベルのV&V
サブ課題一覧
実施体制
アプリケーション連携開発体制
重点課題⑥内アプリケーション連携開発体制
参加・協力機関
担当者については参加・協力機関一覧表をご参照ください。
参加・協力機関一覧表
