CRANE
一步法堆芯物理分析软件
CRANE是上海核星核电科技有限公司基于CPU-GPU异构平台研发的一步法堆芯三维中子学计算程序。CRANE支持多GPU并行计算，并通过精益求精的代码优化将计算性能发挥到极致。通过与自主研发的子通道程序EAGLE的耦合，能够在10张GTX 3090显卡的服务器上以分钟量级完成大型反应堆一个状态点的物理、热工耦合计算。在计算效率上，CRANE已接近两步法的核设计软件。在计算费用上，每个状态点耗电约0.07度。
主要技术特征
- 采用构造实体几何（CSG）的几何建模方式
- 共振计算：等价理论+强化中子流方法+共振干涉表
- 输运计算：线性源近似两维MOC+一维MOC
- 加速方法：非结构化网格少群和多群双重CMFD加速方法
- 燃耗计算：隐式梯形法及切比雪夫有理近似法(CRAM)
- 输运-燃耗计算策略：线性反应率方法(LR)及对数线性反应率方法(LLR)
功能及计算性能
- 可媲美蒙卡软件的复杂几何建模能力
- 组件格架及重反射层的精细建模
- 十字螺旋燃料棒、板状燃料及十字形控制棒等复杂几何体
- 能被广义定义为方形、六角形组件形式的复杂几何堆芯布置
- 极为丰富的可视化功能
- 内建两维矢量图可视化功能，可绘制近百种数据可视化图表
- 支持网页客户端CRANE-Visualizer的三维交互式数据可视化，具备切面选取查看、数据过滤、时间轴拖动、鼠标悬停数据显示等功能
- 自动完成网格划分、轴向分层和区域分解等，以最大程度简化用户输入
- 一键式生成OpenMC模型，便利程序的验证
- 具备多循环计算功能，支持倒换料时燃料组件中相关组件及部分燃料棒的替换
- 对富集度和燃耗具有更宽的适用范围 在富集度低于80%wo、燃耗深度小于80GWD/TU的范围内，与OpenMC的反应性偏差在±200pcm之内
- 具有非常优秀的计算效率 在10张GTX 3090显卡的服务器上以分钟量级完成大型反应堆的三维中子输运计算，具备了工程应用的条件
开发技术
- 编程语言及IO设计
- 采用CUDA、C++和Python混合编程
- 采用YAML和JSON格式的输入文件
- 结果输出采用HDF5文件与Excel文件相结合的方式
- 并行架构及性能优化
- 基于CUDA Unified Memory架构实现多GPU并行
- 数据结构及存储方式的精心设计以及GPU硬件特点的充分利用等，达到了极致的计算性能