數(shù)值核反應堆技術

目錄
“數(shù)值核反應堆技術與應用”叢書序
前言
第1章 引言 1
1.1 數(shù)值堆研究背景 1
1.2 數(shù)值堆與高性能計算 3
1.3 中國數(shù)值堆CVR1.0 4
1.3.1 CVR 1.0組成與功能 4
1.3.2 CVR 1.0技術特點 5
第2章 數(shù)值堆研究綜述 7
2.1 美國數(shù)值堆研究 7
2.1.1 CASL項目 7
2.1.2 NEAMS項目 10
2.1.3 CESAR項目 13
2.2 歐盟數(shù)值堆研究 14
2.2.1 NURESIM系列項目 14
2.2.2 “地平線2020原子能共同體”計劃 18
2.2.3 反應堆關鍵材料性能模擬研究 19
2.2.4 法國電力軟件集 22
2.2.5 中英合作INDE項目 22
2.3 中國數(shù)值堆的研究進展 23
2.4 本章小結 26
參考文獻 26
第3章 數(shù)值堆對超算資源的需求分析 28
3.1 中子輸運模擬的計算需求 28
3.1.1 特征線法計算流程 28
3.1.2 存儲量 34
3.1.3 計算量 35
3.1.4 理想高精細模擬 36
3.2 熱工流體的計算需求 37
3.2.1 子通道模型計算需求 38
3.2.2 CFD模型計算需求 43
3.3 結構材料多尺度模擬的計算需求 47
3.3.1 MD 48
3.3.2 KMC 50
3.3.3 團簇動力學 52
3.3.4 高精細模擬對超算的需求 56
3.4 燃料性能分析的計算需求 57
3.5 數(shù)值堆大數(shù)據(jù)的計算需求 59
參考文獻 61
第4章 數(shù)值堆高性能計算技術基礎 63
4.1 概述 63
4.1.1 高性能計算概述 63
4.1.2 超算發(fā)展路線 64
4.1.3 超算榜單 66
4.1.4 超算領域下一個角逐點：E級超算 67
4.2 國產(chǎn)典型超算架構 67
4.2.1 神威 太湖之光超算架構 68
4.2.2 天河系列超算架構 70
4.2.3 曙光超算架構 73
4.3 并行計算基本理論 75
4.3.1 并行環(huán)境下的體系結構 75
4.3.2 加速比性能模型相關概念 79
4.3.3 固定負載加速比性能模型——Amdahl定律 79
4.3.4 固定時間加速比性能模型——Gustafson定律 81
4.4 本章小結 81
參考文獻 82
第5章 CVR數(shù)值堆數(shù)學物理建模技術 83
5.1 中子物理 83
5.1.1 特征線法 84
5.1.2 堆芯幾何預處理 90
5.1.3 射線追蹤原理 93
5.2 熱工流體計算模型 101
5.2.1 子通道模型 102
5.2.2 CFD模型 113
5.3 核材料多尺度建模 121
5.3.1 多尺度建模技術簡介 121
5.3.2 結構材料多尺度建模 122
5.3.3 原子尺度：MD 124
5.3.4 原子尺度：KMC 127
5.3.5 介觀尺度：團簇動力學 131
5.4 燃料性能分析 138
5.4.1 中子物理模塊 139
5.4.2 溫度模塊 141
5.4.3 力學模塊 143
5.4.4 裂變氣體釋放模塊 145
5.4.5 內壓模塊 145
5.4.6 包殼腐蝕模塊 146
5.4.7 多棒性能分析 146
5.5 本章小結 146
參考文獻 147
第6章 數(shù)值堆并行優(yōu)化技術 151
6.1 CVR1.0材料輻照效應多尺度數(shù)值模擬并行優(yōu)化技術 151
6.1.1 材料輻照損傷數(shù)值模擬并行優(yōu)化概述 151
6.1.2 KMC并行算法優(yōu)化 153
6.1.3 實驗與性能分析 158
6.2 面向堆芯中子輸運計算的內外層嵌套并行優(yōu)化技術 160
6.2.1 中子輸運特征線法與問題 160
6.2.2 特征線并行方法 160
6.3 面向堆內熱工流體計算的并行優(yōu)化技術 161
6.3.1 譜元法求解方法與問題 161
6.3.2 譜元法并行方法 162
6.3.3 實驗與性能分析 164
6.4 本章小結 166
參考文獻 167
第7章 數(shù)值堆多物理耦合模擬關鍵技術 169
7.1 多物理耦合的關鍵問題 169
7.1.1 松耦合與緊耦合 169
7.1.2 多物理耦合的網(wǎng)格映射 173
7.1.3 網(wǎng)格映射方式 173
7.1.4 數(shù)據(jù)交換 174
7.2 CVR1.0多物理耦合技術 174
7.2.1 流-熱系統(tǒng)耦合 174
7.2.2 流-固系統(tǒng)耦合 179
7.3 本章小結 183
參考文獻 184
第8章 數(shù)值堆軟件的驗證與確認技術 186
8.1 V&V過程及其關鍵問題 186
8.1.1 代碼驗證及其關鍵技術 188
8.1.2 解驗證及其關鍵技術 190
8.1.3 確認技術及其關鍵技術 191
8.1.4 數(shù)值堆的V&V流程 192
8.2 驗證技術及應用 193
8.2.1 算例測試 194
8.2.2 蛻變測試 195
8.2.3 精度修復 199
參考文獻 201
第9章 數(shù)值堆大數(shù)據(jù)和人工智能技術 202
9.1 數(shù)值堆大數(shù)據(jù)概念及特點 202
9.2 超算、人工智能、大數(shù)據(jù)在數(shù)值堆中的融合應用 205
9.2.1 數(shù)值堆研究相關的智能技術 205
9.2.2 超算、人工智能、大數(shù)據(jù)融合應用框架 207
9.2.3 數(shù)值堆領域的SC+BD+AI融合框架 208
9.3 金屬燃料輻照損傷行為的SC+BD+AI智能化預測 209
9.3.1 金屬燃料智能化耦合模擬預測平臺 209
9.3.2 SC+BD+AI融合的金屬燃料輻照損傷行為的智能化分析路線 211
9.4 本章小結 212
參考文獻 212
第10章 CVR1.0典型軟件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 213
10.1 三維特征線中子輸運模擬軟件的設計與實現(xiàn) 213
10.1.1 ANT-MOC預處理 213
10.1.2 三維射線追蹤實現(xiàn) 217
10.1.3 并行算法實現(xiàn) 225
10.1.4 算例 230
10.2 CVR1.0熱工流體模擬系統(tǒng)的實現(xiàn)與應用 235
10.2.1 CVR-PASA：壓水堆子通道熱工流體模擬系統(tǒng)的實現(xiàn) 235
10.2.2 CVR-PACA：基于譜元法的熱工流體模擬系統(tǒng)的實現(xiàn) 246
10.2.3 算例 253
10.3 本章小結 258
參考文獻 258