Isas : système de couplage de codes 1/18 ISAS Système de couplage de codes CEA/DRN/DMT/SYSCO [email protected]

1/18Isas : système de couplage de codes

ISASSystème de couplage de codes

CEA/DRN/DMT/[email protected]


Plan

• Nécessites et enjeux• Description d'Isas• Exemple de composants Isas• Applications• Perspectives


Nécessités et enjeux

• L’industrie nucléaire est au carrefour de nombreux métiers– Neutronique

– Thermohydraulique

– Mécanique

– Radio-protection

– ...

• Chaque domaine d’expertise développe des outils et des méthodes d’analyse propres

• Qui coupler ?– Disciplines différentes en inter-action

– Même discipline pour différents éléments en inter-action



• Que coupler ?– Savoirs-faire

– Données

– Outils

• Pourquoi coupler ?– Etudes de sûreté plus exigeantes

– Matériel plus performant

– Optimisation du fonctionnement

– Complexité des problèmes



• Comment coupler ?– Chaînage

• enchaînement manuel des opérations

• une ou quelques itérations

– Couplage explicite

• résolution séquentielle (automatique) des opérations

• chaque code modifie les données (conditions limites) du code suivant

– Couplage implicite

• résolution simultanée des opérations

• chaque code participe à la modélisation complète du problème

• nécessite un solveur puissant (nombre élevé d’inconnues)



• Etudes accidentelles– Classement

• transitoires de classe 2

• rupture de tuyauterie secondaire

• petite perte de réfrigérant primaire(SBLOCA)

• RTV majeure

• grosse perte de réfrigérant primaire(LBLOCA)

• accident graveDégradation cœur

Réacteur sous-critique

Dégradationgaine



– Codes utilisés

CRONOS-2 / FLICA-4

CRONOS-2 / FLICA-4 / FLICA-S

CRONOS-2 / CATHARE

CRONOS-2 / FLICA-4 / CATHARE

FLICA-4 / CATHARE

neutronique + T-H cœur + T-H système

couplage explicite

1D

couplage implicitemulti-D



• Nécessité de disposer d'un système de codes :– souples, ouverts, communicant facilement

– Projet ELAN

• Architecture logicielle, outils, méthodes, langages

• Parallélisme et distribution intégrés

• Projet ELAN

• Aujourd'hui :– Répondre facilement aux besoins croissants de couplage

– Disposer d’un outil générique pour limiter l’intrusion dans les codes à coupler

– ISAS


Description d'Isas

• Caractéristiques générales– permet de piloter plusieurs codes

– sur une ou plusieurs machines

– un superviseur avec un langage de commande

– un code esclave est un objet avec ses méthodes

• Choix techniques– Isas écrit en C

– Langage interface:

• OCAML* dans le superviseur

• OCAML, C, F77 dans les esclaves

– Librairie de communication : PVM**

* http://www.inria.fr ** http://www.ornl.gov

PORTABILITE

SOUPLESSE

SIMPLICITE


Description d'Isas

• Fonctionnalités :– définition d'une machine virtuelle

– échanges maitre/esclave

– communication directe

– délégation

• Le contrôle du couplage est entièrement géré dans le

superviseur :– le temps, la convergence, l'adaptation des données

• Le superviseur voit les codes comme des modules (objets) à l ’interface strictement définie.

COMPOSANTS REUTILISABLES

Power Plant

vessel circuit S.G. building

thermo neutro


Exemple de composants

Data acquisitionData acquisition

Initilization

Steady state

Begining loop

Transient step

End loop

Results Saving

Stop

Initialization

Steady state

Transient step

Results Saving

Stop

Les étapes d'un code monolithique vers un composant :• Identification des fonctions importantes• Isolement des données en entrée et sortie• Création des services : méthodes et données

par introduction d'appels à la librairie Isas en qqes points

code initial code modulaire composant Isas

code # get data

code # initialize

code # Steady state

code # Transient step

code # Results Saving

code # Stop



Crayons combustible

Réfrigérant liquide-vapeur

Neutronique: Power (Tc,)

Thermo-hydraulique: Press, (Ql, Tc, Power)

Thermo-mécanique: Tc(Press,Power,…)

3 champs de la physique <=> 3 codes de calcul

Get DataSend Meshing

Get TemperatureGet PowerTransient

FLICA4


Get TemperatureSend Power

Transient

CRONOS


Send TemperatureGet PowerTransient

CASTEM

Simulation d'un APRP



• Le script de couplage :open Pvmhandle ;;

read table "home/user/test/table.isas" ;;

startvm table ;;

let hydraulics = new flica (hostname1) ;;

let kinetics = new cronos (hostname2) ;;

hydraulics # get_data ;;

kinetics # get_data ;;

for i = 1 to 100 do

hydraulics # transient dt ;;

kinetics # transient dt ;;

kinetics # send_power ;;

hydraulics # get_power ;;

done ;;

hydraulics # stop ;;

kinetics # stop ;;

Seule la méthode transient est vue de l'utilisateur.

Les communications sont masquées dans la méthode

Démarrage d'une instance de chaque code

Définition de la machine virtuelle


Applications

CATHARE

ISAS

TRIO

APOLLO

METEOR

CASTEM

GENEPI

CRONOSFLICA

• Couplage de disciplines différentes

• Couplage d'éléments différents

• Serveurs de calculs

ATHENA

INTRA NAUASAFALY


Applications

ISAS

CATHARE CRONOS FLICA

Power Distribution

Core outlet flowrateCore inlet pressure

Core outlet flowrateCore inlet pressure

CRONOS : neutron kinetics

FLICA : core thermal hydraulics

CATHARE : circuit thermal hydraulics


Applications

Vacuum Vessel

Toroidal limiter/BaffleDivertor

12

wall heat load

pressure

temperature

fluid temperature

steam flow rate condensation rate steam pressure

temperature pressure

total flow rateheat transfer coefficient

water enthalpy void fraction

Removable shield

1

2

3

4 5

6

7

8

910

11

Inboard blanket modules

Outboard blanket modules

• H eat exchanger

Pressurizer

Vault

Building

ATHENA : thermal-hydraulic INTRA : containment

SAFALY : plasma transients NAUA : aerosols

dispersion

ISAS applications for safety studies Fusion reactor break simulation


Perspectives

• Isas2.1 en développement :– version thread-safe (POSIX)

• utilisation des threads pour paralléliser des méthodes

• sécuriser les traces d'exécution

– compatibilité avec des esclaves MPI et OPENMP

– introduction du modèle M.E.D. (collaboration EDF)

représentation générique des maillages et résultats de calculs

échange direct et manipulation des objets M.E.D.

Structure MED ISAS

HDF

Code esclave

HDF


Perspectives

• Veille :• MPI,

• CORBA,

• gros volumes de données

• Evolutions :• Convergence/interopérabilité ISAS/CALCIUM

» cf. exposé Jean-Yves Berthou EDF

• Allier l'architecture ELAN (codes futurs de la DRN) et la communication entre codes existants.

Documents

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