Безлепкин Владимир Викторович 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») Москва Заседание Межведомственной рабочей группы по развитию индустрии суперкомпьютеров в Российской Федерации и их применению в промышленности

Разработка системы инженерных кодов для обоснования проектов АЭС Создание ПТК «ВЭБ» 2 Цели проекта «Виртуальный энергоблок АЭС с ВВЭР» (ВЭБ-ВВЭР) на базе суперкомпьютерных технологий (СКТ) Обоснование технологических решений на этапе проектирования Использование для проекта пуско- наладочных работ Поддержка эксплуатации АЭС на различных этапах жизненного цикла 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 ОАО «СПбАЭП» ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» ФГУП «НИТИ им А.П. Александрова»

Целевые показатели проекта ВЭБ-ВВЭР до 2012 года Демонстрационная модель энергоблока АЭС с ВВЭР (ЛАЭС-2) Адаптация к суперЭВМ и верификация расчетных кодов (КОРСАР, САПФИР, РАТЕГ, СЕЛЕН) Создание версии ПТК «ВЭБ» на базе СКТ Модернизация ПК «ТЕРМИТ» (графический редактор, интерфейсы связи, модуль визуализации) Модернизация программной оболочки интеграции PSS 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 4 Проведено освоение и тестирование инженерных кодов ЛОГОС, ДАНКО, НФ- кодов. 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 Определены и согласованы концепции программных и технических средств, необходимых для создания модели энергоблока АЭС с ВВЭР Созданы модели основных систем и оборудования энергоблока АЭС с ВВЭР Разработаны технические задания на создание программных средств ПТК «ВЭБ»

Структура модели виртуального энергоблока команды исполнительные механизмы точки контроля показания датчиков выходы алгоритмов команды Блоки управления оборудованием Модели алгоритмов управления (СКУ) Модели технологических и электротехнических систем (расчетные коды) Виртуальный пульт оператора 3-х мерная графика Модели технологических и электротехнических систем (графическое представление) исполнительные механизмы, данные обмена ПК ТЕРМИТ создание моделей расчет АСУ ТП команды показания датчиков Распределенная БД (интеллектуальная оболочка PSS) точки контроля, данные обмена исходные данные модели расчетные данные БД Моделей 5

Структура аппаратных средств ПТК «ВЭБ» 6

7 Предложение по развитию компактных суперЭВМ в рамках проекта 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). Возможность наращивания дискового пространства, для сохранения результатов в момент проведения расчетов. Положительный опыт эксплуатации компактной суперЭВМ КС-1: Оперативное проведение расчетов и обработка результатов. Системная поддержка со стороны ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ». Эффективное освоение суперкомпьютерных технологий.

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. 8 Расчетные модели для тестирования модели турбулентности: Естественно-конвективный пограничный слой у вертикальной пластины; Конвекция в замкнутой полости.

Алгоритм решения задачи по определению термонапряженного состояния УЛР с использованием программного кода ДАНКО Нагрузки: Гидростатическое давление Нестационарное температурное поле (СПбАЭП, HEFEST) Исходные данные: геометрия в ДАНКО(по примеру ВНИИЭФ) свойства материалов Результаты: Распределение температуры Напряженно-деформированное состояние Выводы об устойчивости конструкции 9 Выполненные СПбАЭП расчеты показали высокую готовность программного кода ДАНКО для решения задач прочностного анализа

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 программно- технических 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.