先进核能技术是国家能源中长期发展的战略需求,是提升反应堆运行经济性、安全性、可靠性的坚实基础,是我国民用核电走出国门和军用反应堆堆自主创新的核心关键技术。
当前,我国核能开发与利用全部采用“目标驱动原型设计—实验堆解释验证—改进实验堆并设计新堆”的传统模式,这种模式建立在实验和工程的基础上,费用昂贵、开销大、周期长,不利于持续发展,工程设计软件多停留在孤立过程的计算,模型过度简化,算法陈旧,近似修正因子多,软件对不同堆型的普适性差,高性能模拟软件缺乏。
近年来,我国高性能计算机快速发展,为科学研究和解决真实、复杂的工程问题奠定了硬件基础。我国核能开发与利用可以前瞻性地部署科学建模研究和高性能数值模拟能力建设,实现反应堆的高分辨率数值模拟技术,革新反应堆的传统设计模式,大幅减少实验次数,降低反应堆的研发与运维成本。
JPTS团队立足高性能计算机,借助高性能数值模拟手段,考虑采用“目标导向—科学建模—数值模拟—性能优化—实验验证”的新模式进行反应堆堆芯物理分析和屏蔽设计。新模式和传统模式的显著不同是,它要求将反应堆运行工况建立在科学建模的基础之上,借助于高性能计算机、先进计算方法及数值模拟软件,考虑多物理、多尺度、多过程耦合效应,进行反应堆原型设计和性能优化,提升事故预测分析能力。

 

JPTS团队面向反应堆领域,以模拟高分辨率数值反应堆(Numerical Nuclear Reactor)为目标,开展可视化精细建模、粒子输运、燃耗、热工水力、核参数制作等相关研究,并集成到反应堆粒子输运软件系统JTPS中,研究方向主要包括:
(1) 蒙特卡罗(MC)粒子输运模拟方法及降低方差技巧;
(2) 离散纵标(SN)计算方法研究与并行软件研制;
(3) TTA、CRAM燃耗算法;
(4) 子通道、CFD热工算法;
(5) 输运、燃耗、热工多物理耦合;
(6) 核反应截面参数加工、制作及检验;
(7) 组合几何模型前处理可视建模相关算法研究。