數值反應堆

定義

數值反應堆是利用超級計算機對核反應堆進行建模和模擬（或仿真）的軟體系統，它結合了核反應堆物理、高性能計算、軟體工程、計算數學等多個學科。

數值堆包含多種關鍵技術：

(1) 高性能並行數值計算技術

利用高性能並行計算技術，實現多物理場、多尺度的精細化模擬計算。

套用：多物理場耦合、多尺度的精細化模擬

(2) 先進的中子物理分析技術

利用超精細格線和能群的先進中子學計算技術，實現多物理、全三維、全範圍、緊耦合物理計算。

套用：全堆芯 pin-by-pin 中子場分布

(3)輻射劑量場全耦合技術。

利用高精度中子、光子輸運計算、先進建模方法，實現實時劑量場可視化。

套用：輻射劑量場分布

(4)先進的熱工水力建模技術。

利用高性能計算技術，實現海量格線並行的CFD仿真計算。

套用：柵板聯箱流場模擬、堆本體流場模擬

(5)先進的安全分析技術。

利用先進建模與仿真方法，實現對各種事故工況的全範圍精細化仿真模擬。

(6)材料模擬計算技術

利用輻照損傷多尺度模擬方法及大規模並行程式開發流程、物理建模方法，實現輻照損傷的多尺度模擬。

套用：多尺度材料模擬

(7)燃料性能分析技術

與堆芯物理、熱工水力耦合，開展穩態、瞬態工況一體化分析，實現從微觀尺度（原子）到巨觀尺度（組件）的模擬分析。

(8)多專業協同工廠設計

利用三維平台、廠房布置、管道布置、電氣設計、工藝設計、協同設計軟體，實現多專業並行協同設計和設計資源/數據/流程的高度集成。.

套用：三維工廠設計、基於參數化的協同設計

(9)三維結構設計

利用大規模並行計算技術，實現反應堆全壽期內多物理場耦合作用下的結構行為、演變過程的大規模高性能數值模擬。

套用：結構設計、地震屈曲

(10)虛擬工程仿真技術

利用可視化虛擬現實技術，實現反應堆建設、運行、維護和退役的虛擬仿真。

套用：中子束流模擬、虛擬安裝

數值反應堆用於反應堆堆芯物理分析、燃料設計及性能最佳化、極端事故分析及預測等方面，研究範圍從核燃料找礦、提純、燃料製備、核電站運行、核廢料二次提煉、高放廢物的掩埋全過程。需要建立精密的三維模擬平台，形成完整的高解析度數值模擬軟體體系。

數值反應堆藉助超級計算機，能夠進一步提高反應堆設計運行的經濟性、安全性和可靠性。

科研人員在超級計算機上利用數值堆可開展多方面的模擬研究：