计算机研究与发展

作者：李睿涵,侯叶凡,李玉辉,刘召远,张海红,梁金刚,

关键词：核反应堆, 弥散颗粒燃料, 蒙特卡罗, 大规模并行, 网格加速,

颗粒燃料是将核燃料制成颗粒并弥散在基体中的一种新型燃料构型，广泛应用于高温气冷堆、空间堆、氟盐冷却高温堆等先进堆型中.以高温气冷堆和空间堆为例，基于开源蒙特卡罗程序OpenMC研究了适用于颗粒燃料临界计算的虚拟网格模拟加速方法，并在山河超算平台开展了超10万核心的大规模并行测试.结果表明，高温气冷堆模型的有效增殖因数计算结果与石岛湾核电站实验数据符合较好，验证了程序及模型的准确性.在性能方面，虚拟网格方法与OpenMC此前的真实网格方法相比，在存储空间和计算速度上均有明显提升，高温气冷堆虚拟网格模型的内存和耗时分别为真实网格模型的0.2%和82%；此外，由于虚拟网格方法简化了模型几何，其间接实现了更好的负载均衡，使得程序拥有了更高的并行效率.对于强可扩展性，在10752核规模的测试中，虚拟网格的并行效率为83.4%，而真实网格为63.6%；对于弱可扩展性，虚拟网格模型在131600核并行效率为83.1%，而真实网格为66.1%.

来源：2024年第4期

《计算机研究与发展》期刊编辑部

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