Les Défis du CEA n°167 février 2012
Les Défis du CEA n°167 février 2012
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°167 de février 2012

  • Périodicité : mensuel

  • Editeur : CEA

  • Format : (200 x 297) mm

  • Nombre de pages : 20

  • Taille du fichier PDF : 4,2 Mo

  • Dans ce numéro : nucléaire... simuler pour mieux concevoir.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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8 P.Stroppa/CEA À la une les défis du cea février 2012 Aperçu du matériel de projection du mur d’images au CEA/Saclay. » > Modélisation de la déformation du combustible à l’échelle macroscopique. en support à la modélisation et à la validation, ainsi que la mise au point de méthodes de calcul faisant appel à ces codes. Pour développer et mettre en œuvre ces derniers, outre les machines départementales, les équipes du CEA-Den ont à leur disposition des supercalculateurs parmi les plus puissants d’Europe. En effet, pour effectuer leurs simulations les plus voraces en puissance de calcul, elles ont accès à l’ensemble des moyens informatiques du TGCC (Très grand centre de calcul) exploité par le CEA-Dam : le CCRT du CEA et Curie, Avec ses 15 m² et 7 millions de pixels, le « mur d’images » dont vient de se doter le CEA-Den à Saclay est un outil coopératif de visualisation et d’analyse des données. Il offre une capacité de visualisation simple et globale des simulations numériques, complexes P.Stroppa/CEA INSTALLATION LE MUR D’IMAGES et détaillées, réalisées par le CEA dans le domaine de l’énergie nucléaire. Avec les meilleures technologies de projection et de travail collaboratif, il permet de représenter en 3D la modélisation des phénomènes physiques qui se produisent dans les réacteurs en fonctionnement, de l’échelle d’un réseau cristallin d’atomes, au sein des matériaux d’un réacteur, jusqu’à l’échelle complète des écoulements de fluide dans le réacteur. Un an aura été nécessaire pour l’équipe de Christophe Calvin du CEA-Den et le service technique du centre de machine pétaflopique financée par Genci (Grand équipement national de calcul intensif) dans le cadre du programme européen Prace (Partnership for Advanced Computing in Europe). L’objectif est, il est vrai, à la hauteur des efforts déployés. Il s’agit d’être capable de reproduire sur un ordinateur, et avec le maximum de détails, les phénomènes physiques mis en jeu dans le fonctionnement d’une partie d’un réacteur ou de toute autre installation nucléaire, et cela à des fins d’amélioration permanente de la maîtrise et de la connaissance des installations. Ce point est important : les codes de calcul et les méthodologies associées capitalisent en effet la connaissance accumulée au fil du temps sur la modélisation des systèmes. Confrontation aux résultats expérimentaux Même si chaque cas est particulier avec ses contraintes et spécificités, la chaîne d’élaboration des codes comprend schématiquement trois étapes. Au cours de la première dite de « modélisation », les chercheurs, pour traiter un problème donné, commencent par identifier les phénomènes physiques élémentaires les plus pertinents qu’il s’agira de prendre en compte et de mettre en équations mathématiques. Durant la seconde phase, le « développement », ils s’attaquent à la programmation proprement dite du code et à sa mise en œuvre dans un logiciel. Enfin, dans le temps de la « validation », ils vérifient le bon fonctionnement du code en confrontant ses résultats à ceux d’autres outils numériques analogues, et surtout à des résultats expérimentaux. Pour obtenir ces Pétaflop//Un million de milliards d’opérations par seconde. Saclay pour installer ce système high-tech dans un auditorium de 40 places. L’écran, les quatre rétroprojecteurs placés à l’arrière et certains outils informatiques fournis par l’entreprise privée Barco ont dû être adaptés aux besoins spécifiques du CEA-Den, en recourant aux compétences internes. Le logiciel permettant de convertir les images 2D des simulations en une version stéréoscopique en 3D a notamment été fourni par la Direction des applications militaires du CEA, qui dispose d’une installation comparable sur son site de Bruyères-le-Châtel.
P.Stroppa/CEA numéro 167 les d éfis du cea derniers, le CEA-Den dispose notamment de boucles thermohydrauliques à Grenoble, de maquettes critiques à Cadarache, de moyens d’essais mécaniques à Saclay, de laboratoires de chimie du cycle à Marcoule. Ces comparaisons permettent de juger de la validité du code sur un domaine d’emploi donné. La conception de ces grands logiciels de calcul est toutefois beaucoup plus longue et complexe que ne pourrait le laisser penser ce cheminement simpliste et fait appel à un très grand nombre de compétences : physiciens, expérimentateurs, numériciens, informaticiens, mathématiciens… « Il faut en effet savoir que les principaux codes utilisés par le CEA ou ses partenaires industriels pour la conception et l’exploitation de réacteurs nucléaires peuvent atteindre jusqu’à 1 million de lignes d’instruction informatique de type « fortran » ou « C++ », explique Jean-Paul Deffain. Sa mise au point peut durer dix ans et nécessite de suivre des procédures agréées par l’ASN. L’exploitant d’installation nucléaire est d’ailleurs tenu de transmettre à cet organisme un dossier de validation prouvant que l’outil numérique a correctement été validé dans son domaine d’emploi. » Étant donné le temps de développement des codes, et leur durée d’utilisation qui peut s’échelonner sur vingt à trente ans, il est impératif de bien anticiper les besoins Modélisation du comportement du combustible à l’échelle atomique. « Les codes du CEA pour la conception de réacteurs nucléaires peuvent atteindre jusqu’à 1 million d’instructions informatiques de type fortran ou C++. » Jean-Paul Deffain, chef du programme Simulation au CEA-Den qu’ils devront couvrir, et la diversité des machines informatiques sur lesquelles ils seront utilisés. « C’est pourquoi, ajoute-t-il, les codes majeurs du CEA-Den doivent être considérés comme des investissements à long terme, au même titre que ceux pour des installations expérimentales. » Aller toujours plus loin Est ainsi développé tout un ensemble de codes spécifiques à des domaines du nucléaire : la neutronique, pour le calcul du niveau de radiation et la distribution de puissance à l’intérieur du cœur d’un réacteur ; la thermohydraulique, pour celui du refroidissement du réacteur en situation normale de fonctionnement aussi bien qu’accidentelle ; la mécanique, pour calculer le » > 9



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