García, Manuel (2015) Optimización de algoritmos de resolución de la ecuación de transporte con orientación a su paralelización. / Optimization of neutron transport methods using parallel computing. Proyecto Integrador Ingeniería Nuclear, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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| PDF (Tesis) Español 1527Kb |
Resumen en español
La física de reactores está basada en la resolución de la ecuación de transporte de neutrones, para la cual existen diversos esquemas numéricos y códigos de cálculo que los implementan. La programación en paralelo permite aumentar la velocidad de estos códigos mediante la utilización de múltiples unidades de procesamiento, mejorando la capacidad de modelado. En este trabajo se estudió la paralelización de distintos algoritmos asociados a la ecuación de transporte. Para la etapa de celda se consideraron los métodos de probabilidades de colisión y de respuesta heterogenea (HRM). El cálculo de flujos de respuesta en el primer método fue paralelizado por grupos de energía, y en el segundo por grupos y elementos. Para el método multigrupo correspondiente a HRM se desarrolló un algoritmo de paralelización de las iteraciones térmicas y de las operaciones matriciales asociadas al esquema ite- rativo. También se obtuvieron algoritmos paralelos para los cálculos de quemado. Los métodos paralelizados en esta etapa fueron implementados en el código CONDOR, desarrollado en INVAP. El método de difusión en diferencias finitas fue analizado para los cálculos de núcleo. La paralelización se realizó sobre el método de Gauss-Seidel, con un esquema rojo-negro por filas. Este algoritmo fue implementado en el código CITVAP, basado en CITATION 2.0 de Oak Ridge. La programación de los algoritmos desarrollados se realizó en OpenMP, una herra- mienta de procesamiento en paralelo en el modelo de memoria compartida. También se consideró un modelo híbrido MPI-OpenMP para el cálculo de flujos de respuesta en HRM.
Resumen en inglés
Nuclear reactor physics deals with the solution of the neutron transport equation, for which several numerical methods and resulting calculation codes exist. Using par- allel programming to multiply the resources available to these codes, it is possible to increase their computational power, thus improving their modelling capabilities. This work focuses on the optimization of neutron transport algorithms by means of parallel programming techniques. For cell calculations, the collision probabilities and heterogeneous response (HRM) methods are considered. In both methods, response uxes are computed in parallel by groups, and in HRM also by elements. For the multigroup method in HRM, paral- lelization of thermal iterations by groups is combined with that of matrix operations needed in the iteration scheme. Parallel methods are also developed for fuel burnup evaluations. This algorithms are implemented in INVAP's cell calculation code, CON- DOR. The diffusion method in a nite difference formulation, used for core calculations, is optimized as well. In this case only the monoenergetic problem is considered. A parallel Gauss-Seidel method with a red-black colouring of rows is developed. This parallel algorithm is implemented in CITVAP, a code based on CITATION 2.0, developed in Oak Ridge National Laboratory. The majority of the parallel methods obtained are implemented in OpenMP, an ap- plication for parallel programming in shared memory computers. Hybrid MPI-OpenMP computing is also considered for the calculation of response fluxes in HRM.
| Tipo de objeto: | Tesis (Proyecto Integrador Ingeniería Nuclear) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Collision probalilities method; Método de probabilidades de colisión; Neutron transport; Transporte de neutrones; Parallel processing; Procesado en paralelo; [Neutron transport methods; Métodos de transporte; Parallel computing; Heterogeneous response method; Método de respuesta heterogénea; CONDOR code; Código CONDOR; Gauss-Seidel method; Método de Gauss-Seidel |
| Referencias: | [1] George I. Bell, Samuel Glasstone, Nuclear Reactor Theory, 1970. 3, 4, 5 [2] R.J.J. Stamm'ler and M.J. Abbate, Methods of Steady-state Reactor Physics in Nuclear Design. 3, 5, 43, 56, 57, 58, 64, 65 [3] E.A. Villarino, CONDOR Calculation Package, PHYSOR, 2002. 5 [4] E.A. Villarino, R.J.J. Stamm'ler and A.A. Ferri, HELIOS: Angularly Dependent Collision Probabilities, Nuclear Science and Engineering, Vol. 112, 1984. 5, 23, 25, 26, 27 [5] E.A. Villarino, Codigo de calculo neutronico CONDOR para la resolucion de ele- mentos combustibles nucleares, Tesis de doctorado en ingeniera nuclear, 1992. 5, 29, 57 [6] E.A. Villarino and R.J.J. Stamm'ler, The Heterogeneous Response Method in Slab Geometry, Annals of nuclear energy, Vol.11, 1992. [7] E.A. Villarino, Calculo de probabilidades de colision con dependencia angular. 23, 26 [8] E.A. Villarino, Improvement to the Calculation of Angular Dependent Collision Probabilities. [9] Oak Ridge National Laboratory, RSICC Computer Code Collection, CITATION- LDI 2, Oak Ridge, Tennessee, 1999. 6 [10] Lawrence Livermore National Laboratory, High Performance Computing Training, https://computing.llnl.gov/. 13, 14, 15, 20 [11] Ulrich Drepper, What Every Programmer Should Know About Memory, Red Hat, Inc., 2007. 17 [12] Daniel J. Sorin, Mark D. Hill, David A. Wood, A Primer on Memory Consistency and Cache Coherence, Synthesis Lectures on Computer Architecture. [13] OpenMP Application Program Interface, OpenMP Architecture Review Board, 2011. 19 [14] Rolf Rabenseifner, Georg Hager, Gabriele Jost, Hybrid MPI and OpenMP Parallel Programming Tutorial, SC13, 2013. [15] Pavel Tvrdik, Solving Systems of Linear Equations in Parallel, Topics in Parallel Computing, CS1221, 1999. [16] Rudnei Dias da Cunha, Tim Hopkins, Parallel Overrelaxation Algorithms for Sys- tems of Linear Equations. [17] Zhenying Liu, Barbara Chapman, Tien-HsiungWeng, Oscar Hernandez, Improving the Performance of OpenMP by Array Privatization, Department of Computer Science, University of Houston. [18] Jorn Hofhaus, Eric E. Van de Velde, Alternating-Direction Line-Relaxation Met- hods on Multicomputers. |
| Divisiones: | INVAP |
| Código ID: | 504 |
| Depositado Por: | Marisa G. Velazco Aldao |
| Depositado En: | 20 Oct 2015 13:39 |
| Última Modificación: | 20 Oct 2015 14:21 |
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