核电站风险监测器软件开发研究

在大型概率安全分析软件系统Risk A的基础上,开发了具有自主知识产权的核电站风险监测器Risk Amgel.使用Risk watcher及大亚湾核电站的部分参考模型对Risk Angcl系统进行了测试.测试结果表明,Risk Angel完全可以用于核电站实时风险的计算.     

秦山核电站安全壳喷淋系统的可靠性预测

1975年美国发表的“反应堆安全研究”(WASH-1400)报告,提出了一套完整的概率风险评价法(简称P.R.A),以美国商用核电站为例定量计算出核电站的事故风险值,并与非核风险进行了比较,结果表明核电站是十分安全的能源系统。从此P.R.A应用于核安全可靠性分析的重要性日益为人们所认识。     

核电站实时风险管理系统

介绍了核电站实时风险管理的概念及其对核电站的安全性和经济性的意义，并且介绍了国际上实时风险管理系统的发展状况。在此基础上，对发展实时风险管理系统所要解决的技术问题就四个方面进行了详细的讨论，分别是：核电站风险模型的建立，基于风险的允许停机时间，实时风险管理的核心计算程序，系统的人机界面，最后对我国在核电站中风险技术的应用提供建议。     

核电站风险监测系统恢复分析方法及其应用

核电站概率安全评价中一般都包含恢复分析的内容,作为概率安全评价技术高级应用的风险监测系统同样也需要恢复分析.在分析风险监测系统实时风险计算特点及要求的基础上,总结了风险监测系统恢复分析特点,并以秦山三核风险监测系统恢复分析为例进行详细介绍.研究给出一般性指导原则,并为核电站概率安全评价模型的建立提供了参考建议.     

MCNP程序并行计算性能分析

并行计算可以有效地减少MCNP程序的计算时间.利用MPI消息传递软件,可以在安装Windows操作系统的PC集群上实现MCNP5的并行计算.MCNP程序的并行计算性能与所计算问题的类型、复杂程度及参数设置等因素有关,对此进行了分析并提出了改善MCNP程序并行计算性能的措施.     

秦山三期重水堆核电站风险监测器研发进展

核电站风险监测系统(Risk Monitor)可对核电站的运行风险进行实时监测和预测,是概率安全评价(PSA)技术的高级应用之一.FDS团队广泛调研了国际现有核电站风险监测系统的研发现状,深入研究了风险监测系统涉及的各种关键算法并探索了相关实现技术,基于前期自主研发的大型集成概率安全分析软件RiskA发展了通用核电站风...     

核电站实时风险管理系统部件重要度计算方法研究

在PSA中,重要度分析都是基于基本事件进行计算的,而在核电站实时风险管理系统Risk Moni- tor中,往往计算的是部件重要度,通常1个部件一般包括1个或多个基本事件,因而不能简单按照求解基本事件重要度的方法来进行。目前虽然有一些关于部件重要度的计算方法,但是均未得到广泛的认可。本文在分析了常用部件重要度计算方法基础上,引入了一种新的部件重要度即部件概率微分重要度CPDIM,该重要度主要基于微分重要度DIM,利用DIM的1个明显特性即可加性,来求解部件的概率微分重要度。通过实例证明该重要度可作为核电站关键风险部件选择的重要度依据。     

控制棒驱动机构过盈配合有限元分析

核电站主设备控制棒驱动机构管座是通过焊接和过盈配合共同作用安装在压力容器顶盖上.这种结构大幅提高了设备的性能,为核电站的稳定运行提供了可靠保障.本文介绍过盈配合的计算原理,采用ANSYS软件的不同分析方法对过盈配合进行应力计算,并做出误差分析;较系统地总结过盈配合的计算方法及各方法的优缺点,为设备的应力分析及结构优化设计提供了依据.     

适于风险监测系统的零压缩二元决策图基本事件排序方法

风险监测系统需要对核电站风险水平进行实时分析计算,因而快速计算引擎发展是风险监测系统研发成功关键。零压缩二元决策图算法是近年出现的一种概率安全评价中快速求解最小割集方法,而基本事件排序将直接影响到零压缩二元决策图的规模,并最终影响分析计算速度。本文提出一种适用于风险监测系统的基本事件排序方法,该方法充分利用基准风险模型分析结果,并程序实现上述方法,最后通过实际例题说明了其正确性和有效性。     

核电站定期检修项目排程优化

为了提高核电的安全可用率,从维修成本和调和设备可用性的角度探讨了获得最佳维修效率的方法.分别从核电站系统分析和设备类型分析等方面,对核电站定期维修项目排程的风险控制、质量控制和成本控制的方法进行了探讨.最后,以大亚湾及岭澳核电站定期维修项目的信息化、系统化的排程优化为例,对优化方法论和知识积累平台建立的方案进行了阐述.     

基于OpenMP的中子输运方程特征线法并行计算研究

特征线法是目前求解反应堆中子输运方程的主要计算方法之一。本文开发了基于OpenMP的中子输运方程特征线法并行计算程序,以提高特征线法的计算效率。OpenMP是共享存储体系结构上的一个并行编程模型,采用Fork-Join并行执行方式,适合于SMP共享内存多处理系统和多核处理器体系结构。通过相关基准题测试验证,表明所开发的程序在有效增殖因数以及相对中子通量(归一化栅元功率)分布等参数上都能取得良好的精度,且使用OpenMP能取得良好的加速效果,使计算时间显著减少。     

NECP-X的多重并行策略及效率优化

特征线方法在应用于全堆芯三维输运计算时面临着计算时间长、内存需求量大的问题，而大规模并行是最有效的解决办法。我国超级计算机的快速发展使大规模并行计算逐渐成为可能，而如何发展相应的并行算法成为当务之急。本文基于数值反应堆物理计算程序NECP-X研究特征线方法的空间、角度和特征线多重并行策略。为实现高效并行，空间并行采用了区域分解的并行方式；为充分考虑角度并行的负载平衡，采用了“贪婪算法”角度区域分解算法；为节省内存和提高效率，应用并分析了共享式内存并行模式下动态调度的特征线并行方案。数值结果表明，NECP-X中的空间、角度和特征线并行效率较高，可充分利用并行资源，实现大规模并行。     

Parallel Processing of Boiling Water Reactor Core Analysis

A parallel processing method for the analysis of a Boiling Water Reactor (BWR) core has been developed to drastically reduce the computation time. In the proposed method, a BWR core is divided into smaller segments, each of which is assigned to one of the processing elements (PE) working in parallel. The whole computing task is divided into smaller tasks that are distributed to the PEs as equally as possible.

To solve the neutron diffusion equations in BWR neutronics calculations, the three-dimensional checker-board block iterative method was adopted. In the thermal-hydraulic calculation, the whole task can be divided into parallel tasks except for the coolant enthalpy distribution calculation along a flow channel.

Parallelization efficiency of the proposed method was examined by measuring computing time on a hypercube type parallel processor with 64PEs. The computation speed gradually degrades with the number of segmentation, because of delay due to communications between PEs and to waiting time caused by unequal amount of tasks among PEs.

A 64 PE calculation was found to be from 30 to 50 times faster than the 1PE calculation. Both the axial and the radial segmentations were found to be effective in reducing computing time. If the BWR core analysis is made with a massively parallel processor consisting of more than 4,500 PEs, computing time will be reduced nearly by an order of three.     

蒙特卡罗程序并行计算研究

研究了MCNP程序并行化计算的实现,推导得到了蒙特卡罗程序并行计算的数据综合方法,并用实例验证了此方法的正确性。采用蒙特卡罗程序多CPU并行计算,可以成比例地提高计算效率。     

三维并行首次碰撞源模块研制

为了解决首次碰撞源方法对于大规模网格计算效率低以及近源区存在较大计算误差的问题,研制了三维并行首次碰撞源模块。该模块采用区域分解方法实现三维首次碰撞源并行计算,利用自适应源区网格加密方法降低近源区的计算误差。计算结果表明,并行计算有效地提高了计算效率,140核并行计算时,并行效率可达66.89%,自适应源区网格加密方法很好地降低了近源区的计算误差。      

快堆全堆芯热工流体子通道并行模拟技术研究

采用简化堆芯模型的传统子通道模拟计算结果难以精确反映堆芯的真实运行状况,利用高性能计算技术进行全堆芯精确到每个真实流道的子通道模拟计算成为研究热点。本文抽象描述了快堆堆芯的基础几何结构,在此基础上提出了一种全堆芯子通道建模方法和一种自适应的并行任务划分方法。设计了广度优先划分算法和层次划分算法,实现了全堆芯子通道任意个数求解域的划分,自适应地映射到不同个数的计算核上,从而可利用PC、集群、超算等不同规模的计算资源开展全堆并行模拟。使用针对快堆模拟修改后的子通道模拟软件CTF进行验证,证明了建模方法对于快堆子通道模拟是有效的。基于本文方法在曙光先进计算服务平台上使用两种不同网格规模的算例进行了测试,两组测试最低并行效率在33.02%以上,证明了本文方法的有效性和可用性。     

A GPU-based real time high performance computing service in a fast plant system controller prototype for ITER

EURATOM/CIEMAT and the Technical University of Madrid UPM are involved in the development of a FPSC (fast plant system control) prototype for ITER based on PXIe form factor. The FPSC architecture includes a GPU-based real time high performance computing service which has been integrated under EPICS (experimental physics and industrial control system). In this work we present the design of this service and its performance evaluation with respect to other solutions based in multi-core processors. Plasma pre-processing algorithms, illustrative of the type of tasks that could be required for both control and diagnostics, are used during the performance evaluation.     

数值堆材料辐照损伤并行动力学蒙特卡罗软件MISA-AKMC的设计与实现

材料辐照损伤模拟是数值堆软件的重要内容。原子动力学蒙特卡罗（AKMC）方法是研究核材料辐照行为的重要手段,可在保持原子级别精度下,有效地扩展模拟的时间尺度到秒甚至年量级。但在面向实际应用需求时,其仍面临内存限制和复杂的计算量等挑战。通过并行计算技术提升计算效率是解决这一挑战的有效手段。本文论述一款并行AKMC程序MISA-AKMC的设计原理与实现技术。MISA-AKMC实现了一种并行KMC模拟框架,重点包括sub-lattice并行算法的实现、加速优化方法、转发通信方法、KMC模型接口等。基于该框架,开发了空位-间隙的演化模型,可实现热老化模拟和析出模拟。通过并行性能测试获得了良好的并行性能,结合算例结果验证说明了MISA-AKMC的正确性和可靠性。     

Scalability of 3D deterministic particle transport on the Intel MIC architecture

The key to large-scale parallel solutions of deterministic particle transport problem is single-node computation performance. Hence, single-node computation is often parallelized on multi-core or many-core computer architectures. However, the number of on-chip cores grows quickly with the scale-down of feature size in semiconductor technology. In this paper, we present a scalability investigation of one energy group time-independent deterministic discrete ordinates neutron transport in 3D Cartesian geometry(Sweep3D) on Intel's Many Integrated Core(MIC) architecture, which can provide up to 62 cores with four hardware threads per core now and will own up to 72 in the future. The parallel programming model, Open MP, and vector intrinsic functions are used to exploit thread parallelism and vector parallelism for the discrete ordinates method, respectively. The results on a 57-core MIC coprocessor show that the implementation of Sweep3 D on MIC has good scalability in performance. In addition, the application of the Roofline model to assess the implementation and performance comparison between MIC and Tesla K20 C Graphics Processing Unit(GPU) are also reported.     

一种全堆芯精确到每个通道的子通道并行模拟方法

为实现全堆芯精确到每个通道的并行子通道模拟，本文提出一种基于子通道的并行任务划分和进程映射方法，可对全堆芯或单个组件进行计算任务划分，计算任务和进程的映射可灵活进行。该方法可根据计算机（群）的核数确定恰当的全堆芯子通道的任务划分方式，从而使全堆芯热工水力模拟可在单机、小型集群到超级计算机等不同环境运行。在天河二号超级计算机上进行全堆芯157组件、精确到每个真实流道、轴向划分为125层的稳态模拟，可使用4～6 280核实现。使用4核时需约22 h，使用6 280核时需470 s。引入混合编程实现方式后，使用6 280核完成模拟需397 s。