三维积分变分节块中子输运并行计算方法研究

发布时间：2021-10-05 00:06

　　为节约计算时间,提出了一种适用于三维积分变分节块中子输运计算的并行计算方法。采用积分方法替代了传统球谐函数方法（PN）,以提高响应矩阵的构造效率和低阶角度展开时的计算精度;同时考虑响应矩阵构造、矩阵方程求解时非重叠空间区域的可并行性,开发了基于信息传递接口（MPI）的并行算法和程序。针对TAKEDA2基准题开展的校核计算表明,当节块表面的PN阶数为3阶,采用20个计算核心并行计算时,积分变分节块法的总并行效率可达到95%。本文为大规模问题的中子输运并行计算提供了一种精确高效的求解思路。 

【文章来源】：核动力工程. 2020,41(S2)北大核心EICSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

TAKEDA2基准题堆芯布置图Fig.2LayoutofTAKEDA2BenchmarkCoreCR—控制棒；CRP—钠填充区

殷晗等：三维积分变分节块中子输运并行计算方法研究85发送和接收相邻子区域表面出射中子流密度。程序并行计算[7]的思路见图1。对于由N个节块组成的堆芯问题，若分配P个计算核心进行并行计算，则堆芯被划分为N/P个非重叠子区域。分别对每个子区域进行响应矩阵构造与求解。当更新中子流密度时，采用MPI发送和接收信息。2数值结果根据前述积分输运理论推导，基于Fortran90编制了变分积分输运分析求解器（VITAS）。同时，将VITAS并行化，并在并行环境下针对三维TAKEDA2基准题进行计算，计算在上海交通大学高性能计算集群“π”上完成。TAKEDA2是一个小型快中子增殖反应堆（FBR），共包含4个材料区域，堆芯几何布置如图2所示。计算考虑控制棒全提和控制棒半插2种情形[2]，经过敏感性分析，节块空间展开阶数采用6阶，表面展开阶数采用2阶。采用蒙特卡洛的计算结果作为参考解，keff分别为：0.97320±0.0002、0.95940±0.0002。表1为半插棒情形下积分变分节块法的计算结果和并行效率。其中，并行效率定义为：并行效率=单计算核心运行时间多计算核心运行时间计算核心数目结果表明：①对于不同计算核心数目下的并行计算，keff的计算结果均相同，这体现了并行计算对计算结果的精度无影响；②从计算时间来看，图2TAKEDA2基准题堆芯布置图Fig.2LayoutofTAKEDA2BenchmarkCoreCR—控制棒；CRP—钠填充区图1程序并行计算策略Fig.1StrategyforProgramParallelizationCalculation

【参考文献】：
期刊论文
[1]EFEN-SP3方法的加速与并行计算研究[J]. 杨文,郑友琦,吴宏春,曹良志,李云召.  原子能科学技术. 2013(S2)



本文编号：3418600