Кросс-платформенный код Varia для многовариантных расчётов с анализом неопределённостей: возможности и перспективы

Моисеенко Е. В., Дробышевский Н. И.

ИБРАЭ РАНIV школа-семинар СОКРАТ

5-9 октября 2010 года, Ленинградская обл., пос. Рощино

IV школа-семинар СОКРАТ, 5-9 октября 2010 года, Ленинградская обл., пос. Рощино

Требования лицензирующих организаций (NRC, МАГАТЭ,…) - BEPU: Best Estimate Plus Uncertainty

Неопределённость по CSAU: точность расчётных средств

и экспериментальных данных

эффект масштаба при использовании экспериментальных данных для расчёта РУ

точность исходных данных при описании РУ

Анализ неопределённостей как осознанная необходимость

Появление новых возможностей для массового счёта (мощные многоядерные ПЭВМ, кластеры, грид-системы)

IV школа-семинар СОКРАТ, 5-9 октября 2010 года, Ленинградская обл., пос. Рощино

Обзор кода ВАРЯ

ВАРЯ (Вероятностный Анализ Расчётов Ядерных реакторов, VARIAtion) – кросс-платформенный код, позволяющий:

варьировать входные данные для расчётов кодами улучшенной оценки

управлять запуском экземпляров кода на различных вычислительных системах (ПЭВМ, кластер)

осуществлять статистическую обработку результатов

IV школа-семинар СОКРАТ, 5-9 октября 2010 года, Ленинградская обл., пос. Рощино

Особенности кода ВАРЯ

Кросс-платформенность: Linux, Windows; x86, x64

Модульность: подготовка данных запуск экземпляров кода сбор результатов обработка результатов

Статистическая обработка: min, max, avg стандартное отклонение тест Колмогорова-

Смирнова оценка влияния

отдельного параметра на результат (линейная регрессия)

Структура кодаОписание варьируемыхпараметров

Формированиевходных файлов

Расчётныйкод

Расчётныйкод

Расчётныйкод

Результат Результат Результат

Стат. обработка, анализнеопределённостей и т.д.

На языке XML

…

На XML внутри кода,на языке расчётного кода на диске

HEFEST,HEFEST-M,и другие

ЧиН, экспорт в ORIGIN

IV школа-семинар СОКРАТ, 5-9 октября 2010 года, Ленинградская обл., пос. Рощино

Как это работает

IV школа-семинар СОКРАТ, 5-9 октября 2010 года, Ленинградская обл., пос. Рощино

Этапы большого пути: 2009 год

Первая версия кода: Модуль подготовки данных

для кода HEFEST Расчёты на ПЭВМ Демонстрационные расчёты

экспериментов SACR Сопряжённый модельный

расчёт ВВЭР-440: вариантный расчёт HEFEST + для каждого результата HEFEST-M (5 параметров, 625 вариантов)

0 .00 0.40 0 .80 1 .20 1 .60 2 .00 2 .40

0 .00

0 .40

0 .80

1 .20

1 .60

2 .00

2 .40

t= 3 .990E+04 min=-3.39E-03max= 6.16E-03

a= 0 .0

c= 0 .0

e= 0 .0

g= 0 .0

i= 0 .0

Радиальные перемещ ения

- 0

0

0

0

2

2

4

6

IV школа-семинар СОКРАТ, 5-9 октября 2010 года, Ленинградская обл., пос. Рощино

Этапы большого пути: 2010 год

Развитие кода: Пробный расчёт на кластере ИБРАЭ (8 узлов по 4 ядра)

кодом HEFEST. Модельная задача удержания расплава в корпусе ВВЭР-440 (4 параметра, 5000 вариантов)

Модуль подготовки данных для кода HEFEST-М Расчёт эксперимента по высокотемпературной ползучести

кодом HEFEST-М (3 параметра, 1000 вариантов) Использование препроцессора для расширения

возможностей варьирования входного файла Другие расчёты

IV школа-семинар СОКРАТ, 5-9 октября 2010 года, Ленинградская обл., пос. Рощино

2010 год: модельная задача удержания расплава Варьируемые параметры: эффективная теплопроводность

металлического слоя в вертикальном и горизонтальном направлениях

эффективная теплопроводность оксидного слоя в горизонтальном направлении (в вертикальном – жёстко связана)

мощность остаточного тепловыделения

Результаты: временная зависимость

максимальной температуры временная зависимость

максимального потока тепла через стенку корпуса

http://www.kntc.re.kr/openlec/nuc/NPRT/module1/module1_7/1_7.htm

IV школа-семинар СОКРАТ, 5-9 октября 2010 года, Ленинградская обл., пос. Рощино

2010 год: модельная задача удержания расплаваСлучайная сетка 10х10х10х5 с

равномерным распределением по всем измерениям, для каждого узла получен результат

Выбрано 250 результатов, т.е. вероятность покрытия доверительного интервала более 0,95

Возможность использования системы для большого числа расчётов

Выявление режимов, в которых код работает неустойчиво (12 авостов)

IV школа-семинар СОКРАТ, 5-9 октября 2010 года, Ленинградская обл., пос. Рощино

2010 год: высокотемпературная ползучесть корпусной сталиПолзучесть:

Расчёт кодом HEFEST-M, 1000 вариантов, по 10 значений каждого параметра

Варьируемые параметры: прикладываемое давление и величины и B

Результат:время разрушения образца

Один из одномерных экспериментов со сталью 15Х2НМФА-А0( , , ) ( ) ( ) ( , )p p p p

y y tT d T E T f d T

( )( , ) ( )( )p Tpf d T B T d

0 200 400 600 800 10000

20

40

60

80

Деф

ормации, %

Время, мин

26.5МПа Эксп. 26.5МПа Расчет

IV школа-семинар СОКРАТ, 5-9 октября 2010 года, Ленинградская обл., пос. Рощино

2010 год: высокотемпературная ползучесть корпусной стали

В эксперименте P = 26,5 МПа, T = 1273 K. Полученные величины: B = 5,09.108, = 0,25, время разрушения: ~ 855 мин.

IV школа-семинар СОКРАТ, 5-9 октября 2010 года, Ленинградская обл., пос. Рощино

ВАРЯ: Огромные возможности

Работает на разных платформах Распределяет задания по многоядерным узлам Адаптируется для использования с различными кодами Осуществляет статистическую обработку результатов Позволяет подготавливать результаты для

представления как в визуальном, так и в численном виде Количество расчётов ограничено только аппаратными

средствами и ресурсоёмкостью расчётного кода Может использоваться как мощное средство проверки

устойчивости моделей и границ применимости

IV школа-семинар СОКРАТ, 5-9 октября 2010 года, Ленинградская обл., пос. Рощино

ВАРЯ: Блестящие перспективы

Использование «больших» кластеров с системой управления заданиями

Использование на грид-системах Доработка интерфейсов между модулями Адаптация к другим расчётным кодам (СОКРАТ…) Доработка модуля статистического анализа –

переход на Python с SciPy Отчуждаемость кода Промышленная эксплуатация кода

Спасибо за внимание

http://moiseenko.su/doc/socrat-2010.ppt