ANL — расчёты в помощь новым проектам AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 12.10.2019 Специалисты Аргоннской национальной лаборатории (ANL) широко используют в своих расчётах ядерных реакторов возможности суперкомпьютеров, говорится в статье, опубликованной на сайте нацлаборатории в сентябре 2019 года. Разработка новых реакторных технологий требует … Читать далее
ANL — расчёты в помощь новым проектам
AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 12.10.2019
Специалисты Аргоннской национальной лаборатории (ANL) широко используют в своих расчётах ядерных реакторов возможности суперкомпьютеров, говорится в статье, опубликованной на сайте нацлаборатории в сентябре 2019 года.
Разработка новых реакторных технологий требует больших объёмов поисковых и вариантных расчётов. В ANL для этих целей под эгидой министерства энергетики США действует вычислительный центр «Argonne Leadership Computing Facility».
Вычислительные ресурсы, которыми он обладает, одни из наиболее мощных в мире, говорится в статье.
«У нас есть хорошее понимание законов, лежащих в основе физики реакторов и теплогидравлики, поэтому инструменты численного моделирования дают нам возможность для виртуального анализа потенциальных реакторных проектов», — поясняет специалист ANL Эмили Шимон.
Одна из задач нацлаборатории — помогать атомной отрасли в устранении тех препятствий, с которыми она сталкивается при разработке, лицензировании и развёртывании реакторов следующего поколения.
«Цель наших усилий — заполнять пробелы в знаниях для отрасли. Они могут использовать наши коды и модели для своих проектных решений», — говорит Шимон.
Среди исследовательских работ, которые сейчас проводятся в ANL — моделирование турбулентных потоков в быстрых реакторах с натриевым теплоносителем.
Быстрые натриевые реакторы привлекают внимание учёных, так как они способны эффективно использовать ядерное топливо, производя меньше отходов, чем реакторы с лёгкой водой. Кроме того, они обладают чертами внутренне присущей безопасности.
«Мы стараемся моделировать турбулентность потоков натрия как можно ближе к реальности и используем для этого суперкомпьютеры», — говорит инженер ANL Александр Обабко. — «Суперкомпьютеры нужны, потому что в турбулентных потоках множество вихрей, и каждый из них вносит вклад в процесс смешивания».
В своих расчётах в ANL используют CFD-код Nek5000. Он обладает целым рядом преимуществ перед аналогичными кодами, в частности, с точки зрения быстродействия.
«К моменту, когда большинство других кодов решат задачу на 80%, у нас будет уже 90% решения», — поясняет разработчик «Nek5000» Пол Фишер.
В большинстве случаев сегодня требуется использовать комплексные коды, поскольку нейтроника, теплогидравлика и механика в ядерном реакторе влияют друг на друга. Поэтому в ANL стремятся разрабатывать инструменты для мультидисциплинарного анализа, отражающего взаимозависимость между различными областями реакторной науки.
Расчётные коды не могут служить истиной в последней инстанции. Чтобы знать, насколько точно они описывают процессы, происходящие в ядерном реакторе, требуется сравнение с экспериментами.
Но для многих перспективных реакторов объём доступных экспериментальных данных ограничен, а их получение дорогостоящее. Таким образом, современные тенденции в области численного моделирования направлены на достижение более высокого уровня предсказательной способности кодов, что позволило бы не так сильно полагаться на эксперименты.
«Это итерационный процесс», — говорит Шимон. — «Конструкторы используют наше программное обеспечение для сужения выбора проектных решений, а затем проверяют свои оконательные решения с помощью целенаправленных испытаний».
Прецизионные коды, разрабатываемые и применяемые в нацлаборатории, дают ещё одно преимущество. Они позволяют получать не только усреднённые значения параметров, как многие из инженерных программ, но и их распределения по энергии, пространству и времени.
Важное применение прецизионных кодов — уменьшение неопределённости в допусках. Так, в одной из работ специалисты ANL сравнили результаты расчётов для модели, в которой все топливные элементы изготовлены точно по спецификациям, и для модели с наихудшими допусками. Сравнение позволяет лучше понять, как реактор будет вести себя в действительности.
«Мы стремимся обеспечить более безопасное, быстрое и экономичное проектирование новых реакторов посредством численного моделирования. Всё, что мы делаем, направлено именно на это», — подчёркивает Шимон.
Финансирование этого вида деятельности нацлаборатории проходит по программе «Nuclear Energy Advanced Modeling and Simulation» (NEAMS) министерства энергетики США.
Часть средств выделяется по другим министерским программам — «Advanced Scientific Computing Research» (ASCR) и «Exascale Computing Project» (ECP), причём последняя поддерживается ещё и национальным управлением США по ядерной безопасности.
Ключевые слова: США, Быстрые натриевые реакторы, Статьи, Теплофизика и теплогидравлика
Другие новости:
Результаты первого опроса в СУ МАГАТЭ по кандидатуре гендиректора — Гросси и Феруцэ лидируют
Второй опрос — на следующей неделе.
Первая партия китайского кобальта-60 в сентябре отгружена потребителям
CNNC готова вывести китайский кобальт на рынок.
Физический пуск первого энергоблока БелАЭС планируется в январе 2020 года
Об этом заявил генеральный директор станции Михаил Филимонов.