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数值反应堆物理计算程序NECP-X

发布时间:2018-03-07 08:42:19    点击量:


软件网站necp-x.xjtu.edu.cn


NECP-X是由西安交通大学NECP实验室针对数值反应堆开发的确定论高保真全堆芯物理计算程序。具备确定论高保真三维全堆芯的稳态、瞬态和物理热工耦合计算能力。程序经过大量的基准问题验证,具备国际同类程序的计算精度与效率。配合完善的输入参数检查以及数值结果可视化功能,具有用户友好、使用方便等特点。

NECP-X具备稳态计算功能,瞬态计算功能核热耦合功能。通过三维全堆芯的精细几何建模,结合69群多群数据库、三维非均匀共振和输运计算,实现了三维全堆芯一步法中子学计算。已基于天河超级计算机实现全堆芯的高保真稳态物理计算。基于精细几何建模和网格划分、高效预估校正准静态时间离散方法,实现瞬态过程中精细功率分布的计算和显示。通过燃料棒层级的网格和物理量映射, 兼容内耦合、外耦合等耦合方式,实现高分辨率的全堆芯输运中子输运及热工子通道耦合计算。已基于天河超级计算机实现三维全堆芯的物理热工耦合计算。
             

     三维功率分布                     平源区功率分布          

另外,利用CSG建模方法在NECP-X实现了复杂几何的建模与计算;基于VTK/Paraview等开源工具,实现了几何、 计算网格以及数值结果的互动可视化。
   NECP-X各个模块采用了目前先进或主流的技术方案,具体如下:

   几何建模:基于自动剖分网格和抽样计算体积的CSG建模方法,方便快捷地进行复杂几何的建模,显著提高几何处理能力和用户友好性。
   核数据库:基于ENDF/B-VII.0评价库生成69群的多群核数据库,并针对共振核素制作多温度点下的连续能量核数据库。

共振方法:基于Global-Local共振自屏计算方法,采用中子流方法计算每一根燃料棒的丹可夫修正因子考虑全局的效应,采用共振伪核素子群方法考虑局部的效应,兼具精度和效率。
   输运方法:基于径向MOC与轴向SN2D/1D耦合方法,可以在保证精度的同时显著提高计算效率;利用三维多重并行CMFD加速源迭代收敛。
   并行方法:基于对等分布式空间区域分解、 贪婪算法角度区域分解并行、动态调度的OpenMP特征线并行实现三重并行,充分利用超级计算机的内存和浮点运算资源。
   燃耗方法:基于自主研制的包含233个核素的压缩燃耗数据库、切比雪夫有理近似点燃耗算法、预估校正+子步的输运燃耗耦合策略,实现燃料棒分圈的高效、高精度燃耗计算。

   动力学方法:基于2D/1D耦合输运、预估校正准静态时间离散实现控制棒提棒、插棒、弹棒等多种瞬态工况下燃料棒内部精细功率分布的模拟。
   核热耦合方法:基于燃料棒层级的中子输运及热工子通道耦合;兼容内耦合和外耦合等耦合方式,合理充分利用大规模并行计算资源;统一数据交换和网格映射接口,具备与不同的热工程序耦合的能力。
   前后处理:完善的输入数据检查与报错机制,提高用户建模的友好性;自动输出vtk可视化文件,基于VTK/Paraview实现计算网格和数值结果的互动可视化功能。

     
        CSG建模方法        Global-Local共振计算方法         三重并行算法
   NECP-X经过了大量基准问题的验证,计算结果与国际同类程序具有相同的计算精度。


                   天河计算平台              VERA基准题径向功率分布               三维功率分布



                 
                     BEAVRS堆芯布置图                                 径向精细功率分布