近日，由原子能院核工程設(shè)計(jì)研究所牽頭開發(fā)的快堆多物理耦合計(jì)算系統(tǒng)，成功完成了數(shù)千核并行規(guī)模的快堆堆芯和堆本體全范圍精細(xì)化中光子輸運(yùn)計(jì)算、全堆芯輸運(yùn)-燃耗耦合計(jì)算、核-熱子通道耦合計(jì)算與核燃料性能耦合分析。這標(biāo)志著原子能院快堆型譜軟件在高性能計(jì)算、先進(jìn)建模仿真技術(shù)與多物理耦合模擬方面取得重要突破，為構(gòu)建我國首個(gè)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的鈉冷快堆高性能數(shù)值模擬系統(tǒng)奠定應(yīng)用基礎(chǔ)。

快堆核-熱子通道耦合計(jì)算溫度場三維展示

采用池式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的快堆結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因而對全范圍三維精細(xì)化計(jì)算模擬提出更高要求。隨著計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展和超算技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得開展反應(yīng)堆高分辨率數(shù)值模擬成為可能，可減少計(jì)算模型的簡化和近似，向高保真、高精度計(jì)算逼近。近幾年，我國反應(yīng)堆數(shù)值計(jì)算發(fā)展正從單一物理過程向多物理系統(tǒng)耦合、從簡化的等效模型向精細(xì)化先進(jìn)建模與全范圍模擬的方向發(fā)展。

自2017年起，原子能院先后聯(lián)合中物院高性能數(shù)值模擬軟件中心、北京科技大學(xué)、清華大學(xué)、中科院網(wǎng)絡(luò)信息中心開發(fā)了快堆高性能粒子輸運(yùn)計(jì)算系統(tǒng)（JPTS-CFR）、快堆特征線程序（ANT-MOC）、反應(yīng)堆蒙卡程序（ANT-RMC），并在此基礎(chǔ)上，將自主開發(fā)的全堆六角形組件子通道程序、多群點(diǎn)燃耗程序、快堆燃料性能分析程序，采用多物理場網(wǎng)格映射與轉(zhuǎn)換、堆芯-組件-柵元多層級索引等策略，開發(fā)面向快堆型譜的多物理耦合計(jì)算系統(tǒng)，以高仿真可視化顯示的方式對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行三維動態(tài)顯示，有效提高了快堆整體與局部關(guān)鍵特性的分析計(jì)算能力，從而更好地支撐快堆型號設(shè)計(jì)工作。

快堆堆本體范圍中子分布云圖