【摘要】：人們對(duì)反應(yīng)堆安全和經(jīng)濟(jì)性更高的要求以及新型核能系統(tǒng)的發(fā)展,使得傳統(tǒng)反應(yīng)堆計(jì)算分析方法和工具面臨挑戰(zhàn),蒙特卡羅方法成為新一代反應(yīng)堆物理計(jì)算方法的重要研究方向。然而,蒙卡程序在大規(guī)模計(jì)算中需要存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù),內(nèi)存不足成為限制蒙卡方法實(shí)現(xiàn)三維全堆精細(xì)計(jì)算的瓶頸。為應(yīng)對(duì)內(nèi)存問(wèn)題,本課題基于反應(yīng)堆蒙特卡羅程序RMC,對(duì)包含數(shù)據(jù)分解、空間區(qū)域分解在內(nèi)的數(shù)據(jù)并行方法開(kāi)展研究。課題首先對(duì)蒙卡程序的各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析,建立內(nèi)存占用模型,明確蒙卡大規(guī)模計(jì)算內(nèi)存問(wèn)題的本質(zhì)。分析表明,計(jì)數(shù)器、材料信息和燃耗核素密度數(shù)據(jù)是蒙卡內(nèi)存占用的主要部分。針對(duì)計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)內(nèi)存占用問(wèn)題,研究了計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)分解方法,即分解計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù),分配、存儲(chǔ)于并行的進(jìn)程中,并通過(guò)并行通信,完成計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)�；诓⑿邢鬟f接口,設(shè)計(jì)了同步式和異步式兩種數(shù)據(jù)通信方法。在RMC中實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)分解算法,并分析算法的并行計(jì)算效率,數(shù)值測(cè)試結(jié)果表明,計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)分解能夠直接地節(jié)省計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)的內(nèi)存占用,同時(shí)異步式通信算法具有良好的并行效率。與數(shù)據(jù)分解方法不同,空間區(qū)域分解方法劃分空間幾何區(qū)域,由并行的進(jìn)程分別模擬不同的區(qū)域,利用并行通信傳遞穿出區(qū)域的粒子。課題研究基于構(gòu)建實(shí)體幾何的區(qū)域劃分方法,設(shè)計(jì)獨(dú)立型和耦合型兩種區(qū)域描述方式;設(shè)計(jì)異步式粒子通信算法,節(jié)省通信時(shí)間�；赗MC實(shí)現(xiàn)區(qū)域分解功能,并對(duì)簡(jiǎn)單模型、全堆模型進(jìn)行測(cè)試。為實(shí)現(xiàn)區(qū)域分解的結(jié)果可重復(fù)性,提出隨機(jī)數(shù)-源中子排序方法。最后,課題將數(shù)據(jù)并行方法應(yīng)用于蒙卡燃耗計(jì)算,增強(qiáng)RMC大規(guī)模燃耗計(jì)算能力。一方面,結(jié)合計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)分解和點(diǎn)燃耗并行,實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器與燃耗核素密度綜合數(shù)據(jù)分解策略,通過(guò)全堆模型三維燃耗計(jì)算數(shù)值測(cè)試,驗(yàn)證了數(shù)據(jù)分解方法對(duì)提升燃耗計(jì)算規(guī)模的作用。另一方面,研究區(qū)域分解與燃耗計(jì)算的耦合,通過(guò)輸運(yùn)計(jì)算與燃耗計(jì)算采用一致的區(qū)域劃分,實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)數(shù)器、材料、燃耗核素密度等數(shù)據(jù)的分解。數(shù)值測(cè)試表明,區(qū)域分解蒙卡程序具備百萬(wàn)柵元全堆精細(xì)燃耗計(jì)算能力。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TL329.2

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本文編號(hào)：2684505