【摘 要】
：
反应堆结构力学模拟是对堆芯组件的静动态形变位移和受力进行分析,以保证堆芯安全、稳定运行.不同于传统的结构力学模拟,本文结合异构超级计算机上的AMD GPU体系架构进行高精
【机 构】
：
北京科技大学,中国原子能科学研究院,中国科学院计算机网络信息中心
【基金项目】
：
国家重点研发计划重点专项(2017YFBO202303)。
论文部分内容阅读
反应堆结构力学模拟是对堆芯组件的静动态形变位移和受力进行分析,以保证堆芯安全、稳定运行.不同于传统的结构力学模拟,本文结合异构超级计算机上的AMD GPU体系架构进行高精细大规模模拟.在数学物理模型方面使用有限元分析方法,通过充分利用反应堆组件的同构性,对单根组件或局部组件的网格数据进行坐标空间变换,自动生成全堆芯结构大规模网格文件,实现全堆芯百亿网格的剖分.采用共轭梯度法对具有正定特征的大规模稀疏刚度矩阵线性方程组进行高效数值求解,实现精细化分析获知全堆芯组件的应力应变空间分布状态.另外,采用数据预取和数据对齐的并行优化方法,使求解器计算性能提高了30％ 以上.模拟结果展示了该方法的可行性和正确性,并在计算核心数从9504扩展至615168时,对具有102亿网格规模的中国实验快堆(CEFR)全堆芯静力学问题进行计算,并行弱可扩展性达到53％.
其他文献
数值反应堆是当前核反应堆工程与技术领域国内外研发热点之一。本文介绍了国家重点研发计划“数值反应堆原型系统开发及示范应用”重点专项总体研发进展,包括数值反应堆原型系统CVR1.0、核心软件开发与验证、多物理耦合进展,以及数值反应堆原型系统初步示范应用。
随着环保要求越来越严厉,为了降低氮氧化物的排放,火力发电厂采用尿素热解法选择性催化还原(SCR)烟气脱硝工艺也越来越普遍,而热解炉尿素结晶会导致整个脱硝系统无法正常运行,以山西漳电大唐塔山发电公司#1机组脱硝热解炉尿素结晶为案例,分析了SCR尿素热解炉尿素结晶的原因,提出了在运行中有效治理结晶问题,希望对热解炉尿素结晶的现象进行有效预防和提供针对性的对策。
电厂的热动系统是将热量转化为动能的系统,其可以提供足够的动力确保电厂正常运行,并确保符合运行标准。随着人们生活水平的提高,用电越来越频繁,这也将直接增加电厂的运行成本,因此,优化电厂热动系统的节能是当前非常重要的项目。本文主要分析讨论了电厂热动系统节能优化策略,以供参考。
核燃料元件是反应堆的核心部件,其性能影响反应堆的安全性与经济性,利用燃料元件性能分析程序开展燃料堆内稳态辐照性能分析对于燃料设计及安全评价具有重要意义。通过开发燃料温度分布、变形计算、裂变气体释放及内压等模型,结合燃料元件热工-力学多物理耦合计算分析耦合方案,基于先进并行计算方法构建了高性能并行化燃料性能分析程序Athena。利用典型商用压水堆核电站数据及同类程序计算结果进行了程序初步验证,结果表明Athena程序计算结果合理可靠。通过定义堆芯功率及热工水力边界条件,程序能够并行开展压水堆全堆芯燃料辐照性
环形燃料零功率反应堆是首个双面慢化环形燃料作为核燃料的反应堆。本文采用周期法、落棒法获取环形燃料零功率反应堆的临界参数、控制棒价值、元件价值、含Gd元件的反应性效应等关键参数,对环形燃料零功率反应堆的物理性能进行实验研究,验证环形燃料反应堆堆芯物理设计计算程序。结果表明:根据外推过程确定堆芯临界装载环形燃料元件96根,实心燃料元件172根,此时k eff为1.00040,堆芯调节棒价值为-247.5 pcm,安全棒价值为-1358.4 pcm;元件价值与理论值平均偏差为1.3 pcm,含Gd元件反应性效应
地下水透过多重屏障介质与高放玻璃固化体直接接触后,放射性核素会从固化体中释放,因此成为高放废物处置库安全评价的源项。为更精确地预测玻璃固化体长期处置行为,本文考察了围岩、回填材料等因素对模拟高放玻璃固化体中各关键元素浸出的影响,实验处置温度为90℃,模拟高放玻璃固化体依据德国配方制备。结果表明,围岩对玻璃体中不同元素的阻滞作用有所差异。B、Re和U的浸出浓度在二长花岗岩中最大;膨润土含水量高时,玻璃体中元素释出量大;而含水量低时,释出量小;在膨润土中添加5%的素玻璃粉,对玻璃的腐蚀有抑制作用。
近年来随着高性能计算技术的不断发展,依托先进的超级计算机和数学物理计算方法,对核反应堆开展多物理、多尺度计算成为前沿研究热点。根据反应堆堆芯多物理耦合分析需求,研究了多物理耦合算法,构建了基于中子输运、燃耗、热工子通道的堆芯多物理耦合系统,完成耦合程序开发,实现中子物理、燃耗、热工子通道的多物理耦合计算。利用压水堆组件模型与快堆模型开展输运-燃耗耦合计算测试和核-热耦合计算测试,初步验证了耦合系统功能。
针对放射性热室去污难点,以聚乙烯醇(PVA)作为成膜基材,添加改性淀粉等成分制备可剥离膜涂料,通过改变成膜环境温度及模拟污染液pH值和初始浓度,研究了可剥离膜的稳定性及其对ASUS304钢板表面污染物的施工适宜性和去污性能。结果表明,聚乙烯醇基可剥离膜涂料具有良好的施工性和可剥性,对金属表面单一铀污染物和混合污染物(含钴、锶、铀)的去污率均大于90%。在工装配合下对热室进行去污,取得了极佳的效果,表明本文所研制可剥离膜涂料可用于热室或核设施金属表面的放射性污染去污。
Cu团簇析出是影响FeCu合金体系安全服役的主要因素之一。本文基于原子动力学蒙特卡罗(AKMC)方法研究了热老化条件下,合金元素Mn对Fe-1.34at.%Cu-X at.%Mn(X为0、0.27、1.2、3、5)合金中Cu团簇析出的影响。研究结果表明,随着体系中Mn含量的增加,析出形核的纳米级Cu团簇的数密度不断增加;Mn含量对形核Cu团簇的平均尺寸影响不大。团簇中主要成分为Cu;团簇中Mn含量随初始基体中Mn含量的增加而增加。合金元素的成团参与百分比决定了团簇平均尺寸。Cu-Vac复合体较强的扩散能力
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