Transcript Виртуальный энергоблок АЭС с ВВЭР - i

Заседание Межведомственной рабочей группы
по развитию индустрии суперкомпьютеров в
Российской Федерации и их применению в
промышленности
Отчет за 2010 года по НИР:
«Реализация мероприятия «Создание концепции и технологии «Виртуальная
АЭС с ВВЭР» проекта «Развитие суперкомпьютеров и грид-технологий» в части
работ по разработке
программно-технического комплекса
«Виртуальный энергоблок АЭС с ВВЭР» (ПТК «ВЭБ»)
Безлепкин Владимир Викторович
Москва
28.01.2011
Цели проекта «Виртуальный энергоблок АЭС с ВВЭР»
(ВЭБ-ВВЭР) на базе суперкомпьютерных технологий (СКТ)
ОАО «СПбАЭП»
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ»
ФГУП «НИТИ им А.П. Александрова»
Создание
ПТК «ВЭБ»
Обоснование технологических решений на
этапе проектирования
Использование для проекта пусконаладочных работ
Поддержка эксплуатации АЭС на
различных этапах жизненного цикла
Разработка системы инженерных
кодов для обоснования проектов АЭС
Усовершенствование 3D инженерных
гидродинамических кодов и модуля
аэрозольной кинетики
Усовершенствование и адаптация кода для
анализа прочности строительных конструкций,
элементов и оборудования
Модернизация и адаптация т/г кодов
Адаптация Н.-Ф. кодов
2
Целевые показатели проекта ВЭБ-ВВЭР до 2012 года
Создание версии ПТК «ВЭБ» на базе СКТ
Модернизация ПК «ТЕРМИТ» (графический редактор, интерфейсы связи,
модуль визуализации)
Модернизация программной оболочки интеграции PSS
Адаптация к суперЭВМ и верификация расчетных кодов (КОРСАР, САПФИР,
РАТЕГ, СЕЛЕН)
Демонстрационная модель энергоблока АЭС с ВВЭР (ЛАЭС-2)
Инженерные коды для обоснования проектов АЭС на базе СКТ
Усовершенствование ЗD кодов для обоснования контейнментных систем и
пассивных систем отвода тепла (ПГС-ТК, ЛОГОС)
Создание аэрозольного модуля CFD-кодов для улучшенной оценки
радиоактивных выбросов
Внедрение в опытную эксплуатацию прочностного кода ДАНКО и Н.-Ф. кодов
3
Основные результаты работ по проекту в 2010 году
Определены и согласованы концепции программных и технических средств,
необходимых для создания модели энергоблока АЭС с ВВЭР
Разработаны технические задания на создание программных средств ПТК
«ВЭБ»
Созданы модели основных систем и оборудования энергоблока АЭС с ВВЭР
Проведено освоение и тестирование инженерных кодов ЛОГОС, ДАНКО, НФкодов. Подготовлен перечень задач для верификации
Установлена и освоена компактная СуперЭВМ (КС-1)
Произведена установка и тестирование базовых кодов ПТК (РАТЕГ, КОРСАР,
САПФИР) на СуперЭВМ РФЯЦ-ВНИИЭФ
Проведен анализ моделей расчетных кодов и определен план их оптимизации
и модернизации
Выполнена постановка задач по 3-х мерным контейнментным кодам
4
Структура модели виртуального энергоблока
KBA42
AA201
P=3.1
KBA31
AA101
KBA31
AP001
KBA31
AA601
KBA31
AA003
100.0
KBA42
AA001
0.0
KBA41
AA201
KBA41
AA001
исходные
данные модели
P=188.9
n =49.8
dP=186.4
KBA32
KBA32
AP001
AA003
G=6.7
KBA31
AA001
KBA31
AA002
KBA40
AA201
G=11.8
P=2.9
P=188.9
KBA32
AA101
KBA26
AA601
n =49.8 KBA32
dP=186.4 AA601
KBA33
AP001
P=188.9
KBA32
AA001
KBA32
AA002
KBA33
AA001
KBA33
AA002
KBA33
AA003
0.0
KBA40
AA001
Модели технологических и
электротехнических
систем (расчетные коды)
P=2.9
KBA33
AA101
n =0.0
dP=0.0
KBA33
AA601
Модели технологических
и электротехнических
систем (графическое
представление)
точки
контроля
команды
исполнительные
механизмы,
данные обмена
ПК ТЕРМИТ
создание моделей
расчет АСУ ТП
Блоки управления
оборудованием
исполнительные
механизмы
расчетные
данные
выходы
алгоритмов
Модели алгоритмов
управления (СКУ)
точки
контроля,
данные
обмена
3-х мерная графика
команды
Распределенная БД
(интеллектуальная
оболочка PSS)
показания
датчиков
показания
датчиков
команды
БД Моделей
Виртуальный пульт
оператора
5
Структура аппаратных средств ПТК «ВЭБ»
Вспомогательная
зона управления
Зона общей
информации
Зона безопасности
Супер-ЭВМ 20 Tflop/s
Инструментальный Сервер
100 Mbps
1000 Mbps
42 U
100 Mbps
4U
3U
3U
1000 Mbps
Основная зона
управления
1000 Mbps
VPN
100 Mbps
Мини Супер ЭВМ
произовдительность
1 Tflop/s
2U
2U
2U
16 U
2U
4U
4U
14 U
2U
Супер-ЭВМ 20 TFlop
2U
Расчетные сервера,
сервера хранения и
коммутационные средства
6
Предложение по развитию компактных суперЭВМ в рамках
проекта
Положительный опыт эксплуатации компактной суперЭВМ КС-1:
42 U
•Оперативное проведение расчетов и обработка результатов.
•Системная поддержка со стороны ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ».
•Эффективное освоение суперкомпьютерных технологий.
Предлагается проработать схему организации кластерных
вычислительных систем с использованием высокоскоростной
коммутационной среды, предусматривающую:
•Максимальную масштабируемость и наращивание мощности.
•Возможность использования различных актуальных версий стандартных
программных средств (библиотеки MPI, компиляторы и т.д.) при
разработке собственного ПО.
•Возможность использования процессоров с более высокой тактовой
частотой на ядро (не менее 2.6 ГГц).
2U
2U
3U
4U
4U
2U
2U
•Возможность наращивания дискового пространства, для сохранения
результатов в момент проведения расчетов.
7
Подготовка расчетных моделей для проведения
кросс-верификации ПК ЛОГОС
Расчетные модели для тестирования
гидродинамического солвера:

Конвекция в прямоугольной полости;
Свободно-конвективное течение в
кубической полости;

Смешанная конвекция в вертикальном
плоском канале;

Естественная конвекция около
горизонтального цилиндра;

Нестационарное обтекание цилиндра
однородным потоком.

Расчетные модели для тестирования
модели турбулентности:
Естественно-конвективный
пограничный слой у вертикальной пластины;


Конвекция в замкнутой полости.
8
Алгоритм решения задачи по определению термонапряженного
состояния УЛР с использованием программного кода ДАНКО
Исходные данные:
• геометрия в ДАНКО(по примеру ВНИИЭФ)
• свойства материалов
Нагрузки:
• Гидростатическое давление
• Нестационарное температурное поле
(СПбАЭП, HEFEST)
Результаты:
• Распределение температуры
• Напряженно-деформированное состояние
• Выводы об устойчивости конструкции
Выполненные СПбАЭП расчеты показали высокую готовность программного кода
ДАНКО для решения задач прочностного анализа
9
Выводы
Организован удаленный доступ к СуперЭВМ ФГУП РФЯЦ ВНИИЭФ, передан в
эксплуатацию компактный СуперЭВМ производительностью 1.1 Тфлопс в ОАО
«СПбАЭП» и освоена технология выполнения расчетных анализов на суперЭВМ.
По результатам опытной эксплуатации компактной СуперЭВМ КС-1 сформулированы
предложения по совершенствованию аппаратных средств последующих компактных
СуперЭВМ.
Переданные в рамках проекта коды успешно используются в ОАО «СПбАЭП» для
решения практических задач в обоснование проектных решений.
Разработаны технические требования на модернизацию компьютерных кодов,
предназначенных для использования в рамках совместных работ по созданию ПТК
«ВЭБ-ВВЭР» в период до конца 2012 года (КОРСАР, САПФИР, РАТЕГ, ПГС-ТК,
ЛОГОС, ДАНКО, TDMCC, SERENA, CONCORD) .
Разработаны требования к структуре и функциональному наполнению программнотехнических средств ПТК «ВЭБ-ВВЭР» (ПК ТЕРМИТ, PSS) виртуального пульта
управления для реализации до конца 2012 года.
Работы в рамках направления ПТК «ВЭБ», планировавшиеся на 2010 год, выполнены
в полном объеме.