（RE-04909）核融合原型炉用同位体分離システムの設計に関する定常解析計算コードの改良【掲載期間：2025-6-6～2025-6-26】

（RE-04909）核融合原型炉用同位体分離システムの設計に関する定常解析計算コードの改良【掲載期間：2025-6-6～2025-6-26】 公告期間： ～ ( )1．競争入札に付する事項仕様書のとおり２．入札書等の提出場所等入札説明書等の交付場所及び入札書等の提出場所並びに問い合わせ先(ダイヤルイン)入札説明書等の交付方法上記２．(1)に記載の交付場所または電子メールにより交付する。 ただし、交付は土曜,日曜,祝日及び年末年始(12月29日～1月3日)を除く平日に行う。 電子メールでの交付希望の場合は、「 公告日,入札件名,当機構担当者名,貴社名,住所,担当者所属,氏名,電話,FAX,E-Mail 」を記載し、上記２．(1)のアドレスに送信。 交付の受付期限は の17:00までとする。 入札説明会の日時及び場所入札関係書類及び技術審査資料の提出期限入札書の提出期限(4)令和7年6月27日 (金) 12時00分(5)nyuusatsu_rokkasho@qst.go.jp国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 六ヶ所フュージョンエネルギー研究所青森県上北郡六ヶ所村大字尾駮字表舘２番地１６６R07RE-04909(1)(3)(木)ＴＥＬ ＦＡＸ 0175-71-650112時00分令和7年6月26日E-mail：令和7年7月22日 (火)実 施 し な い国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構六ヶ所フュージョンエネルギー研究所〒039-3212(1)(2)令和7年6月6日六ヶ所フュージョンエネルギー研究所青森県上北郡六ヶ所村大字尾駮字表舘２番地１６６核融合原型炉用同位体分離システムの設計に関する定常解析計算コードの改良令和8年2月27日鈴木 秀太郎件 名内 容記履行期限(2)(4)(3)下記のとおり一般競争入札に付します。 入札公告(郵便入札)請負 R7.6.6管理部経理・契約課管理部長 松田 好広0175-71-6541履行場所R7.6.26開札の日時及び場所３．競争に参加する者に必要な資格当機構から指名停止措置を受けている期間中の者でないこと。 全省庁統一競争入札参加資格を有する者であること。 当機構が別に指定する誓約書に暴力団等に該当しない旨の誓約をできること。 ４．入札保証金及び契約保証金 免除５．入札の無効入札参加に必要な資格のない者のした入札入札の条件に違反した者の入札６．契約書等作成の要否 要７．落札者の決定方法８．その他 中に当機構ホームページにおいて掲載する。 以上 公告する。 本件以外にも、当機構ホームページの調達情報において、今後の「調達予定情報」を掲載しておりますのでご確認下さい。 (URL : https://www.qst.go.jp/site/procurement/ )(6)15時00分上記問い合わせ先宛てに質問書を提出すること。 なお、質問に対する回答は令和7年6月20日 (金)(2)(1)(2)(3)(4)(1)(１)本入札に関して質問がある場合には(2) 落札決定に当っては、入札書に記載した金額に当該金額の10パーセントに相当する額を加算した金額(当該金額に1円未満の端数があるときは、その端数を切り捨てた金額とする)をもって落札価格とするので、入札者は、消費税に係る課税事業者であるか免税事業者であるかを問わず、見積もった金額の110分の100に相当する金額を入札書に記載すること。 (4) 令和7年6月13日 (金) 11:00までに国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 契約事務取扱細則第11条第１項の規定に該当しない者であること。 (1) この入札に参加を希望する者は、入札書の提出時に、当機構が別に指定する暴力団等に該当しない旨の誓約書を提出しなければならない。 前項の誓約書を提出せず、又は虚偽の誓約をし、若しくは誓約書に反することとなったときは、当該者の入札を無効とするものとする。 (3) その他、詳細については、入札説明書によるため、必ず上記２．(2)により、入札説明書の交付を受けること。 (2)技術審査に合格し、予定価格の制限の範囲内で、最低価格をもって有効な入札を行った入札者を落札者とする。 (最低価格落札方式)管理研究棟令和7年7月22日 (火)開札時の立会いは不要とし、開札結果は別途通知する。開札の結果、落札者がなかった場合には再度の入札書の提出期限及び開札日時について別途通知する。 (5)国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 契約事務取扱細則第10条の規定に該当しない者であること。ただし、未成年者、被保佐人又は被補助人であって、契約締結のために必要な同意を得ている者についてはこの限りでない。 六ヶ所フュージョンエネルギー研究所 1核融合原型炉用同位体分離システムの設計に関する定常解析計算コードの改良仕 様 書令和7年 6月国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構六ヶ所フュージョンエネルギー研究所ブランケット研究開発部トリチウム工学研究グループ2目次1. 一般仕様.. 31.1. 件名.. 31.2. 目的.. 31.3. 契約範囲.. 31.4. 納期.. 31.5. 納入場所.. 31.6. 検査条件.. 31.7. 品質保証.. 31.8. 契約不適合責任.. 31.9. 提出書類.. 41.10. 貸与品.. 41.11. 知的財産権、技術情報及び成果公開等の取扱い.. 51.12. 機密保持.. 51.13. グリーン購入法の推進.. 51.14. 打合せ・協議.. 52. 技術仕様.. 62.1. 深冷蒸留塔計算コード(CRYDIS-R).. 62.2. 電解触媒結合交換計算コード(CECE-SD).. 62.3. 作業内容.. 92.4. 技術論文.. 1031. 一般仕様1.1. 件名核融合原型炉用同位体分離システムの設計に関する定常解析計算コードの改良1.2. 目的核融合炉において、燃料となる水素同位体の成分管理並びにトリチウム水の管理は必須の機能である。 原型炉においては、それぞれ深冷蒸留塔方式と化学交換塔方式の採用が予定されている。国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構(以下「量研」という。)では、重要機器となる深冷蒸留塔及び液相化学交換塔と電解セルについて研究開発を進め、それぞれの設計に関する定常解析用計算コードCRYDIS-R(Cryogenic Distillation-R)とCECE-SD (Combined Electrolysis Catalytic Exchange-SD)を開発したが、どちらも国際核融合実験炉に特化したコードである。本件はロジックを再整理し、原型炉に向けた明瞭な計算コードソースへと改良するものである。1.3. 契約範囲1) CRYDIS-Rの現状整理、プログラム構成分析並びに改良 1式2) CECE-SDの現状整理、プログラム構成分析並びに改良 1式3) 提出書類の作成 1式1.4. 納期令和8年2月27日1.5. 納入場所量研 六ヶ所フュージョンエネルギー研究所 ブランケット研究開発部トリチウム工学研究グループ 原型炉R&D棟 102号室1.6. 検査条件1.5 項に定める納入場所に 1.9 項に定める提出書類を納入し、仕様書に定めるところに従って業務が実施されたと量研が認めたときをもって検査合格とする。1.7. 品質保証ISO9001-2015に定める品質保証と同等の品質保証により、本仕様書に定められた作業を行うこと。1.8. 契約不適合責任契約不適合責任については、契約条項のとおりとする。41.9. 提出書類(1). 下記(3)に示す書類については指定された時期に指定部数を以下に提出すること。・ 冊子体、電子媒体の提出先：六ヶ所フージョンエネルギー研究所 ブランケット研究開発部トリチウム工学研究グループ 原型炉R&D棟 102号室・ 電子メールによる提出先：量研 六ヶ所フージョンエネルギー研究所 ブランケット研究開発部トリチウム工学研究グループ グループリーダー及びグループリーダーが指定する者(2). 提出書類は指定された数のハードコピーの他に、電子版を提出すること。電子版については、Word等の加工できるデータ形式でも提出することとし、その形式について量研と受注者協議の上、決定するものとする。(3).本契約に基づいて提出する書類は、以下のとおり。書類名 提出時期 部数 確認作業体制及び工程表品質保証計画書再委託承諾願(量研指定様式)実施計画書打合せ議事録作業報告書コードドキュメント計算コードマニュアル上記書類の電子ファイル契約後速やかに契約後速やかに作業開始2週間前まで※下請負等がある場合に提出のこと。契約後速やかに打合せ後2週間以内に納入時納入時納入時納入時1部1部1部1部1部2部2部2部1式不要不要要要要要要要不要提出書類の言語は全て日本語とする。(確認方法) 「確認」は次の方法で行う。量研は、確認のために提出された書類を受領したときは、期限日を記載した受領印を押印して返却する。また、当該期限までに審査を完了し、受理しない場合には修正を指示し、修正等を指示しないときは、受理したものとする。この確認は、確認が必要な書類 1 部をもって行うものとし、受注者は、量研の確認後、残りの書類のコピーを量研へ送付するものとする。ただし、再委託承諾願(量研指定様式)については、量研が確認後、文書にて回答するものとする。1.10. 貸与品以下に示す物品を発注者側より貸与する。業務終了後、貸与品を返還する。5CRYDIS-N大型計算機リスト及び関連する技術資料等 1式CRYDIS-Rのソースコード、入出力ファイル及び関連する技術資料等 1式CECES-SDのソースコード、入出力ファイル及び関連する技術資料等 1式1.11. 知的財産権、技術情報及び成果公開等の取扱い(1) 知的財産権の取扱い知的財産権の取扱いについては、別紙1「知的財産権特約条項」に定められたとおりとする。(2) 技術情報の開示制限受注者は、本契約を実施することによって得た技術情報を第三者に開示しようとする際は、あらかじめ書面による量研の承認を得なければならない。量研が本契約に関し、その目的を達成するため受注者の保有する技術情報を了知する必要が生じた場合は、量研と受注者の協議の上、受注者は当該技術情報を無償で量研に提供すること。1.12. 機密保持受注者は、量研が定める情報セキュリティ対策基準に則り、別紙2の「情報セキュリティ確保に関する事項」を遵守すること。加えて、情報セキュリティに関する資格認証(例：プライバシーマーク(Pマーク)、ISO 9001、ISMS認証(ISO/IEC 27001))の有無を確認する。1.13. グリーン購入法の推進1) 本契約において、グリーン購入法(国等による環境物品等の調達の推進等に関する法律)に適用する環境物品(事務用品、OA機器等)が発生する場合は、これを採用するものとする。2) 本仕様に定める提出書類(納入印刷物)については、グリーン購入法の基本方針に定める「紙類」の基準を満たしたものであること。1.14. 打合せ・協議(1) 量研と受注者は、常に緊密な連絡を保ち、本仕様書及び計算コードソースの解釈に万全を期すものとする。また、必要に応じて適宜打合せを行うものとする。(2) 打合せをした場合、受注者は打合せ議事録を作成し、量研と受注者双方の責任者の署名・押印をする。量研の署名・押印をもって確認とする。(3) 受注者は量研からの質問事項に対しては速やかに回答することを求める。回答は書面によることを原則とし、急を要する場合については、あらかじめ口頭で了承を得て、7暦日以内に正式に提出し、量研の承認を得ること。所定期日以内に回答の提出がない場合は、量研の解釈を優先する。(4) 本仕様書に記載されている事項及び本仕様書に記載のない事項について疑義が生じた場合は、量研と協議の上、その決定に従うものとする。62. 技術仕様量研が開発した定常解析用計算コードCRYDIS-R及びCECE-SDは、Fortran 77に準拠して記述されているが、注釈行の充足を含めて現在の開発環境に合わせたアップデートを行う必要がある。このため、CRYDIS-R及びCECE-SDに用いられているロジックを整理し、同等の機能を持つ明瞭な計算コードソースを再構築する。2.1. 深冷蒸留塔計算コード(CRYDIS-R)水素同位体分離システム(ISS)は、核融合燃料の再利用を目的とし、6 種類の水素同位体(H₂, HD, HT, D₂,DT, T₂)から燃料成分(D₂, DT, T₂)を分離・精製するシステムである。ISS では深冷蒸留法を採用し、各成分の沸点(20 – 25 K)の差を利用することで、軽い成分を塔の上部へ、重い成分を塔の下部へと濃縮分離する。ISSの主な要求仕様は以下のとおりである。 1. 中性粒子ビーム入射加熱(NBI)用重水素(D)の純度を99%以上に向上2. 燃料成分(D₂, DT, T₂)の高純度化3. 不純物成分(H₂, HD)の排気これらの要求を満たすため、ISSは 4 本の深冷蒸留塔をカスケード接続し、それぞれ (1) H と D,T の分離、(2) H₂, HDの排気、(3) T濃縮、(4) D濃縮 の役割を担う(図1参照)。原型炉のISSでは、組成と流量が異なる複数の水素同位体ガスを同時に処理する必要があり、設計の最適化が必要になる。CRYDIS-R は深冷蒸留塔の定常解析用計算コードであり、ISS 各塔の設計及び性能評価のための計算ツールである。CRYDIS-R では、深冷蒸留塔内部の水素流れに加え、同位体平衡器における同位体反応(例 D2+ HT ⇌ HD + DT)後のサイドカット流れを再フィードする計算モデルを採用している(図２参照)。また、反復計算の多重化により、計算速度の向上と記憶容量の削減を図るとともに、収束性を向上させるために計算手順の最適化や初期値の選定などの工夫を施している。そのため、計算手順は複雑であり、ロジックの正確な把握が不可欠である。深冷蒸留塔の設計に関する定常解析の基となるモデル及び計算式は、技術論文[1]の第2章に記載されている。2.2. 電解触媒結合交換計算コード(CECE-SD)トリチウム水処理システム(WDS)は、水分子状のトリチウム(HTO, T₂O)を濃縮し、燃料として再利用可能な水素分子状(HT, T₂)へと相変換するシステムである。WDSでは電解触媒結合交換(CECE)法を採用し、以下の二つのプロセスを組み合わせてトリチウムの濃縮と相変換を行う1. 液相化学交換(Liquid Phase Catalytic Exchange, LPCE)法触媒層と充填層を交互に積層した液相化学交換塔を使用する。触媒層では、水素と水蒸気との間で同位体交換反応を、充填層では、水蒸気と水との間で気液平衡を促進することで、濃縮されたトリチウム水(HTO, T₂O)を得る。2. 電気分解(Electrolysis)法濃縮されたトリチウム水を電気分解することで水素(HT, T₂)へと相変換し、生成した水素ガスの多くは再度LPCE塔、一部はISSに送る(図１参照)ことで、燃料として再利用可能とする。7WDSはトリチウムの環境放出経路を持つため、トリチウムの環境放出基準を満足することが必要になる。CECE-SDはCECE法の定常解析用計算コードであり、WDSの設計及び性能評価のための計算ツールである。CECE-SD では、水素及び水の 12種類の同位体成分を考慮し、12 成分の間で進む45種類の同位体交換反応を計算する(図３参照)。また、反復計算を多重化し、必要な記憶容量を減らしつつ計算速度を向上させている。収束性向上のために、独立変数の選択、最適評価関数の作成、逆行列計算の最適化、ニュートン・ラフソン法の最適化、ブロイデン法の採用などの工夫が施されている。このため、計算手順は極めて複雑であり、正確なロジックの理解が不可欠である。液相化学交換塔の設計に関する定常解析の基となるモデル及び計算式は、技術論文[2]に記載されている。図１. ISSとWDSの概念図8図２. ISSの計算モデル概略図図３. WDSの計算モデル概略図92.3. 作業内容それぞれのコードに対し、以下の作業を実施する。(1). 現在の代表的な開発環境にて計算コードを再構築し動作確認を行う各計算コードは大型計算機における特定の環境で動作する計算コードとして開発されてきたため、現在の代表的な開発環境にて実行及びその追跡ができるようにする。必要に応じて最小限の修正を行い、また、開発環境で使用するコンパイラに応じて適切なオプションを調査して用いる。再整理の上構築した計算コードの動作確認として、電子媒体となっている計算コードの入出力データを用いて再現計算を行う。(2). 調査分析を容易にするため入出力を維持しつつ計算コードの計算コードを整形する(1)で再構築した計算コードに対し、Fortran 2023で動作するという条件で計算コードの書き方の制約を緩和して、計算モデルとの対応関係が容易に把握できるように、計算コードを整形する。これは、Fortran 2023の理想的なコードで書き換えることが目的ではなく、(3)のロジックの抽出作業に十分な程度まで整理できた時点で、コードの整形は終了とする。(3). 計算コードから必要な全てのロジックを抽出、整理する本作業では、コード・参考文献の調査を通じて、各計算コードの計算式や計算手順等のロジックを抽出し、整理する。注釈の不足、設計書の未整備など、コード読解は容易ではない。それらの要因を考慮しつつ、処理内容をもれなく正確に読解することが求められる。コード内にバグが含まれている可能性もあるため、処理の意図をくみ取り、バグであると判断される箇所については適切な修正方法も提案すること。CRYDIS-Rはフィードバック流れを持った深冷蒸留塔における、定常状態での分離性能を計算するためのコードである。計算処理は、通常の蒸留計算の外に、抜き出し流れの組成を決定するための Newton-Raphson法を置いた構造を持つ。CECE-SDは化学交換塔の定常状態での分離性能を計算するために、LPCE塔内の組成分布を初期値として与え、一連の計算の結果得られた新しい塔内組成分布との差を評価関数とし、その評価関数がゼロとなるように、Newton-Raphson法で、組成分布を修正していくロジックを採用している。一連の計算のなかで、水素及び水１２同位体組成の触媒層での化学平衡計算、充填層での沸点計算でも、Newton-Raphson法を用いており、また、充填層での組成分布計算には、蒸留計算でよく使われる３項行列方程式を解く手法が用いられている。(4). 整理したロジックを基に明瞭な計算コードソースを実装する(3)で整理したロジックを基に、計算コードと同等の機能を持ち、可読性や再利用性の高い明瞭な計算コードソースを作成する。まずは、さまざまな分野で利用されている汎用のプログラミング言語Pythonに移植し、科学技術計算で標準的に使われるライブラリNumPy及びSciPyを用いて整備する。この計算コードの入出力として、各計算コードのそれよりも可読性や保守性の高い方法を検討し、各10コードの書式を可能な限り統一する。具体的に、各関数の詳細、引数、戻り値をドックストリングにて記載したり、関数名や変数名は明瞭な名前に変更したり、注釈行を書き加えたり、単位は SI 単位系を採用し、各単位は注釈にて明記したり、ネストの組み方や配列のインデックスの扱い方を統一したりする。加えて、トリチウムインベントリ並びに水素同位体インベントリを計算する関数、塔径や高さを計算する関数、計算結果を描画する関数などを新たに組み込む。 (5). 再整理の上構築し実装した計算コードの動作確認を行う(4)で実装した計算コードがオリジナルの計算コードと同等の機能を持つことを確認する。(2)の動作確認で使用した同じ入力条件に加えて、指定された別の入力条件に対しても、同じ内容の出力データを再現できることで、動作確認とする。(6). 実装した計算コードの利用手順等のドキュメントを整備する(4)で実装した計算コードソースに対し、これに使用しているロジックや内部構造との対応、利用手順等のドキュメントを整備する。(7). 作業報告書、打合せ議事録等の文書を整備する上記項目(1)-(6)の作業結果を整理し作業報告書に記載する。また、打合せ議事録等の文書を整備する。2.4. 技術論文[1] Masahiro Kinoshita, Studies on Simulation Procedures for Stage Processes in Fusion FuelCycle and Distillation System (1983)[2] Toshihiko Yamanishi and Kenji Okuno, A computer code simulating multistage chemicalexchange column under wide range of operating conditions, JAER-Data/Code 96-028. (要求者)部課(室)名：六ヶ所フージョンエネルギー研究所 ブランケット研究開発部 トリチウム工学研究グループ氏 名：一本杉 旭人知財特約_202306知的財産権特約条項(知的財産権等の定義)第１条 この特約条項において「知的財産権」とは、次の各号に掲げるものをいう。一 特許法(昭和34年法律第121号)に規定する特許権、実用新案法(昭和34年法律第123号)に規定する実用新案権、意匠法(昭和34年法律第125号)に規定する意匠権、半導体集積回路の回路配置に関する法律(昭和60年法律第43号)に規定する回路配置利用権、種苗法(平成10年法律第83号)に規定する育成者権及び外国における上記各権利に相当する権利(以下総称して「産業財産権等」という。)二 特許法に規定する特許を受ける権利、実用新案法に規定する実用新案登録を受ける権利、意匠法に規定する意匠登録を受ける権利、半導体集積回路の回路配置に関する法律に規定する回路配置利用権の設定の登録を受ける権利、種苗法に規定する品種登録を受ける地位及び外国における上記各権利に相当する権利三 著作権法(昭和45年法律第48号)に規定する著作権(著作権法第21条から第28条までに規定する全ての権利を含む。)及び外国における著作権に相当する権利(以下総称して「著作権」という。)四 前各号に掲げる権利の対象とならない技術情報のうち、秘匿することが可能なものであって、かつ、財産的価値のあるものの中から、甲乙協議の上、特に指定するもの(以下「ノウハウ」という。)を使用する権利２ この特約条項において「発明等」とは、次の各号に掲げるものをいう。一 特許権の対象となるものについてはその発明二 実用新案権の対象となるものについてはその考案三 意匠権、回路配置利用権及び著作権の対象となるものについてはその創作、育成者権の対象となるものについてはその育成並びにノウハウを使用する権利の対象となるものについてはその案出３ この契約書において知的財産権の「実施」とは、特許法第２条第３項に定める行為、実用新案法第２条第３項に定める行為、意匠法第２条第２項に定める行為、半導体集積回路の回路配置に関する法律第２条第３項に定める行為、種苗法第２条第５項に定める行為、著作権法第21条から第28条までに規定する全ての権利に基づき著作物を利用する行為、種苗法第２条第５項に定める行為及びノウハウを使用する行為をいう。(乙が単独で行った発明等の知的財産権の帰属)第２条 甲は、本契約に関して、乙が単独で発明等行ったときは、乙が次の各号のいずれの規定も遵守することを書面にて甲に届け出た場合、当該発明等に係る知的財産権を乙から譲り受けないものとする。 ② 受注者は、本件で取得した量研の情報を、量研の許可なしに本件の目的以外に利用してはならない。本件の終了後においても同様とする。 ③ 受注者は、本件で取得した量研の情報を、量研の許可なしに第三者に開示してはならない。本件の終了後においても同様とする。 ④ 本件の履行に当たり、受注者は従業員又はその他の者によって、量研が意図しない変更が加えられることのない管理体制を整えること。 ⑤ 本件の履行に当たり、情報セキュリティ確保の観点で、受注者の資本関係・役員等の情報、本件の実施場所、業務を行う担当者の所属・専門性(情報セキュリティに係る資格・研修実績等)・実績及び国籍に関する情報を求める場合がある。受注者は、これらの要求に応じること。 ⑤ 本件に係る情報漏えいなどの情報セキュリティインシデントが発生した際には、速やかに量研担当者に連絡し、その指示の元で被害拡大防止・原因調査・再発防止措置などを行うこと。 ⑥ 受注者は、量研から本件で求められる情報セキュリティ対策の履行状況を量研からの求めに応じて確認・報告を行うこと。またその履行が不十分である旨の指摘を受けた場合、速やかに改善すること。 ⑦ 受注者は、機器、コンピュータプログラム、データ及び文書等について、量研の許可無く量研外部に持ち出してはならない。 ⑧ 受注者は、本件の終了時に、本件で取得した情報を削除又は返却すること。また、取得した情報が不要となった場合も同様とする。 ⑨ 本件で作成された著作物(マニュアル、コンピュータプログラム等)の所有権は、量研に帰属するものとする。 ⑩ 本件の履行に当たり、その業務の一部を再委託するときは、軽微なものを除き、あらかじめ再委託の相手方の住所、氏名、再委託を行う業務の範囲、再委託の必要性及び金額等について記載した書面を量研に提出し、承諾を得ること。その際受注者は、再委託した業務に伴う当該相手方の行為について、量研に対しすべての責任を負うこと。