Программный комплекс Радуга-Т для моделирования полей нейтронов в ядерно-энергетических установках

Программный комплекс Радуга-Т для моделирования полей нейтронов в ядерно-энергетических установках

Автор: Николаева Ольга Васильевна, Гайфулин Сергей Андреевич, Басс Леонид Петрович

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Вычислительная математика и информатика @vestnik-susu-cmi

Статья в выпуске: 1 т.10, 2021 года.

Бесплатный доступ

При проектировании и сопровождении эксплуатации ядерно-энергетических установок (ЯЭУ) необходимо выполнять моделирование в этих установках потоков нейтронов. При задании геометрии ЯЭУ необходимо учитывать границы разномасштабных конструктивных элементов, состоящих из материалов с существенно различными свойствами. Из-за больших размеров ЯЭУ для расчетов желательно использовать параллельные компьютеры. Для выполнения такого моделирования развиваются алгоритмы и программы численного решения краевой задачи для интегро-дифференциального уравнения переноса нейтронов на неструктурированных сетках. В статье приводится описание реализованных в программном комплексе РАДУГА-Т алгоритмов решения такой задачи. Представлены сетки, сеточные схемы, итерационные методы решения систем сеточных уравнений. Рассмотрены методы распараллеливания вычислений на гибридных компьютерах (используются технологии MPI и OpenMP). Представлены методы работы с пространственными сетками (построение, улучшение качества, декомпозиция, визуализация). Описаны особенности программной реализации. Проведено сравнение используемых в программном комплексе РАДУГА-Т алгоритмов с алгоритмами в других аналогичных программных комплексах. Приведены результаты исследования эффективности распараллеливания вычислений в задаче расчета коэффициента размножения нейтронов в модели легководного реактора. Исследования выполнены на многопроцессорном компьютере МВС-10П (МСЦ РАН). Приведены значения ускорения вычислений каждого из используемых в расчете алгоритмов и суммарного ускорения всего расчета.

Еще

Уравнение переноса, неструктурированные сетки, сеточные схемы, итерационные методы, параллельные вычисления

Короткий адрес: https://sciup.org/147234291

IDR: 147234291   |   DOI: 10.14529/cmse210106

Список литературы Программный комплекс Радуга-Т для моделирования полей нейтронов в ядерно-энергетических установках

  • Басс Л.П., Волощенко А.М., Гермогенова Т.А. Методы дискретных ординат в задачах о переносе излучения. Москва: ИПМ, 1986. 231 с.
  • Белоусов В.И., Грушин Н.А., Сычугова Е.П., и др. Некоторые результаты верификации кода ODETTA для неоднородных задач // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов. 2018. № 3. С. 46-53.
  • Коконков Н.И., Николаева О.В. KP1 итерационный метод решения уравнения переноса в трехмерных областях на неструктурированных сетках // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2015. Т. 55, № 10. С. 95-108. DOI: 10.7868/S0044466915100154.
  • Николаев А.А., Усенков В.В., Афанасьев П.Б., и др. Современное состояние развития программного обеспечения расчета переноса ионизирующего излучения в активных зонах и радиационной защите реакторных установок со свинцово-висмутовым теплоносителем // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы. 2017. № 1. С. 129-143.
  • Николаев А. А. Совершенствование геометрических опций SN кода PMSNSYS-II // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов. 2017. № 1. С.143-147.
  • Николаева О.В., Гайфулин С.А., Басс Л.П. О декомпозиции неструктурированной сетки при решении уравнения переноса нейтронов на параллельных компьютерах // Параллельные вычислительные технологии (ПаВТ'2019): Труды международной научной конференции (Калининград, 2-4 апреля 2019 г.). Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2019. С. 362-372.
  • Николаева О.В., Гайфулин С.А., Басс Л.П. Детальное моделирование эксперимента IRON 88 на установке ASPIS в (r,z)- и (x,y,z) геометриях // Известия вузов. Ядерная энергетика. 2019. № 3. С. 135-147. DOI: 10.26583/npe.2019.3.12.
  • Николаева О.В., Казанцева А.С. Сравнение свойств сеточных схем для решения уравнения переноса на неструктурированных тетраэдрических сетках // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Математическое моделирование физических процессов. 2019. № 1. С. 3-18.
  • Николаева О.В., Казанцева А.С. Точность схем метода конечных элементов для решения уравнения переноса на неструктурированных тетраэдрических и призматических сетках // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Математическое моделирование физических процессов. 2020. № 1. С. 3-18.
  • Селезнев Е.Ф., Березнев В.П. Использование диффузионного приближения при расчете реактора с полостями // Известия вузов. Ядерная энергетика. 2018. № 2. С. 6777. DOI: 10.26583/npe.2018.2.07.
  • Vassiliev O.D., Wareing T.A., Davis I.M., et al. Feasibility of a Multigroup Deterministic Solution Method for 3D Radiotherapy Dose Calculations // International Journal of Radiative Oncology, Biology, Physics. 2008. Vol. 72 P. 220-227. DOI: 10.1016/j.ijrobp.2008.04.0572017.
  • Chen Y., Zhang B., Zhang L., et al. ARES: A Parallel Discrete Ordinates Transport Code for Radiation Shielding Applications and Reactor Physics Analysis // Hindawi Science and Technology of Nuclear Installations. 2017. Article ID 2596727. DOI: 10.1155/2017/2596727.
  • Colomer G., Borrell R., Trias F.X., et al. Parallel Algorithms for Sn Transport Sweeps on Unstructured Meshes // Journal of Computational Physics. 2013. Vol. 232. P. 118-135. DOI: 10.1016/j.jcp.2012.07.009.
  • Kim J.W., Lee Y.O. A Deep Penetration Problem Calculation Using AETIUS: An Easy Modeling Discrete Ordinates Transport Code UsIng Unstructured Tetrahedral Mesh, Shared Memory Parallel // EPJ Web of Conferences. 2017. Vol. 153. P. 06025. DOI: 10.1051/epjconf/20171530.
  • Lenain R., Masiello E., Damian F., et al. Domain Decomposition Method for 2D and 3D Transport Calculations Using Hybrid MPI/OPENMP Parallelelizm // Mathematics and Computation (M&C), Supercomputing in Nuclear Applications (SNA) and the Monte Carlo (MC) Method: Proc. of the Joint International Conference (Nashville, Tennessee, April, 19-23, 2015). LaGrange Park, IL, American Nuclear Society, 2015. URL: https://hal-cea.archives-ouvertes.fr/cea-02506817/document (дата обращения: 14.09.2020).
  • Pautz Sh.D. An Algorithm for Parallel Sn Sweeps on Unstructured Meshes // Nuclear Science and Engineering. 2002. Vol. 140, no 2. P. 111-136. DOI: 10.13182/NSE02-1.
  • Plimpton S.J., Hendrickson B., Burns Sh.P., et al. III, Rauchwerger L. Parallel Sn Sweeps on Unstructured Grids: Algorithms for Prioritization, Grid Partitioning, and Cycle Detection // Nuclear Science and Engineering. 2005. Vol. 150. P. 267-283. DOI: 10.13182/NSE150-267.
  • Takeda T., Ikeda H. 3-D Neutron Transport Benchmarks // Journal of Nuclear Science and Technology. 1991. Vol. 28, no 7. P. 656-669. DOI: 10.3327/jnst.28.656.
  • Vega R.M., Adams M.L. Transport Sweeps Using an Improved Slice Balance Approach with LDFE and GPU Acceleration // Mathematics & Computational Methods Applied to Nuclear Science & Engineering: Proc. of the International Conference (Jeju, Korea, April, 16-20, 2017). URL: https://www.kns.org/files/int_paper/paper/MC2017_2017_1/ P056S01-11VegaR.pdf (дата обращения: 14.09.2020).
  • Yessayan R., Azmy Y., Schunert S. Development Of A Parallel Performance Model For The THOR Neutral Particle Transport Code // Mathematics & Computational Methods Applied to Nuclear Science & Engineering: Proc. of the International Conference (Jeju, Korea, April, 16-20, 2017). URL: https://www.osti.gov/servlets/purl/1369430 (дата обращения: 14.09.2020).
  • Adaptive Numerical Instruments 3D. URL: https://sf.net/p/ani3d/ (дата обращения: 01.09.2020).
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp