中子输运方程有限元求解软件

随着反应堆设计越来越复杂以及计算精度的要求越来越高,中子输运方程的求解方法已经从最初的差分SN方法发展到适用于非结构几何的有限元方法或MOC方法,以下对国际上有名的有限元软件进行了总结

ATTILA

开发机构

  • 1995年,LANL开始开发。
  • 2002年,创建Transpire.Inc
  • 2004年,发布ATTILA1.0
  • 2007年,被接收为ITER设计工具
  • 2014年8月5日,被Varex Imaging收购
  • 2017年10月6日,发布Attila9.1,集成了MCNP6与ATTILA

主要方法

  • 空间上采用 DFEM 方法(间断有限元)。
  • 单元类型为线性四面体。
  • 角度上采用 SN 方法。

集成工具

  • ATTILA
  • MCNP6
  • SpaceClaim (ANSYS.Inc)

典型问题

  • ITER
    attla_iter1
    attla_iter2
  • ATR
    attla_atrr1
    attla_atr2

PROTEUS

开发机构

  • ANL

主要方法

  • 基于奇偶型中子输运方程。
  • 空间上采用连续有限元方法。
  • 单元类型包含多种,有三角形,四边形,四面体,六面体,三棱柱,六棱柱等。
  • 角度上有SN,PN, MOC。由于PN方法太慢,主要开发的还是SN

集成工具

  • MPICH (并行环境)
  • METIS (区域分解)
  • PETSc (代数方程求解)
  • HDF5 (数据保存)
  • CUBIT (网格剖分)
  • NetCDF (网格格式转化)
  • VTK (VisIt 数据可视化)

典型问题

  • ATR
    protus_atrr1
    protus_atr2

未来计划

  • sharp (Multiphysics Simulation Toolkit for Nuclear Reactor Analysis)
    protus_sharp

  • NEAMS (Nuclear Energy Advanced Modeling and Simulation) 2012
    protus_neams
    protus_plan1

MOOSE-Rattlesnake

开发机构

  • 2008年,INL开始开发MOOSE框架,采用C++语言

主要方法

  • 基于 SAAF 方程,LS 方程,FNET
  • 二阶方程采用连续有限元,一阶方程采用间断有限元方法
  • 单元类型包含多种,有三角形,四边形,四面体,六面体,三棱柱,六棱柱等。
  • 角度上有SN,PN

集成工具

  • MPICH (并行环境)
  • LibMesh (有限元库)
  • PETSc (代数方程求解)
  • VTK (数据可视化)
  • ……

典型问题

  • PWR
    moose_pwr

  • TREAT
    moose_treat

未来计划

moose_plan

APOLLO3-MINARET

开发机构

  • 2009年,CEA在 APOLLO2, CRONOS2, ERANOS2的基础上,重新设计与开发新一代的模拟软件。
  • 2012年,发布 APOLLO3-V1.0

主要方法

  • 空间上采用间断有限元方法
  • 采用三角形单元和三棱柱单元
  • 角度上采用SN方法

典型问题

  • ASTRID FR
    apollo3_ASTRID_FR

未来计划

apollo3_plan

RADIANT

开发机构

  • AMCG - IC,正在开发

主要方法

  • 空间上采用连续有限元, SGS稳定算法
  • 单元类型包含各种类型
  • 角度上采用 Pn,PN,Wavelet方法
  • 含空间自适应,角度自适应

集成工具

  • gmsh (网格剖分)
  • VTK (paraview 可视化)
  • fluidity (耦合CFD)

典型问题

  • C5G7
    radiant_c5g7

未来计划

radiant_plan

AETIUS

开发机构

  • 2017年,KAERI 正在开发

主要方法

  • 空间上采用间断有限元方法
  • 采用四面体单元
  • 角度上采用SN方法

集成工具

  • gmsh (网格剖分工具)

典型问题

  • HCCR TBM
    aetius_tbm1
    aetius_tbm2