Блок по управлению инновациями Росатома выводит АО «НИКИЭТ» на высокий технологический уровень обоснования проектов

В АО «НИКИЭТ» по федеральной целевой программе «Ядерные энерготехнологии нового поколения», реализуемой Блоком по управлению инновациями Госкорпорации «Росатом», введен в эксплуатацию суперсовременный центр обработки данных (ЦОД) для увеличения точности и качества математических моделей и расчетов в области прочности, гидродинамики и теплофизики.

 ЦОД представляет собой универсальную многопроцессорную вычислительную систему смешанной SIMD/MIMD архитектуры и предназначен для выполнения задач численного моделирования физических процессов. Для установки элементов системы и обслуживающих ее инженерных сетей руководством предприятия проведена реконструкция трех помещений, в которых разместили машинный зал, блоки системы охлаждения и операторскую. Основное расчетное оборудование состоит из двадцати серверных блэйд-систем (400 вычислительных узлов), объединенных коммуникационной подсистемой. Все оно успешно прошло комплексные испытания в соответствии с утвержденной библиотекой тестов Госкорпорации «Росатом». Теоретическая пиковая производительность системы составляет 128 Тфлоп/с, - сообщил начальник отдела информационных технологий, телекоммуникаций и связи АО «НИКИЭТ» Александр Будницкий. – Работа оборудования обеспечивается по отказоустойчивой схеме с использованием двух электрических контуров мощностью 600 кВт, источников бесперебойного питания и резервного дизель-генератора, согласно требованиям первой категории питания. Кроме того, вычислительный комплекс оснащен системами пожарной сигнализации и пожаротушения.

 Специалисты предприятия активно используют возможности супер-ЭВМ в своей работе. – Основные пользователи – представители расчетных и конструкторских подразделений, занимающиеся расчетами или проектированием, - рассказал оператор расчетного комплекса – ведущий инженер АО «НИКИЭТ» Всеволод Никоноров. – Машина позволяет дистанционно работать с «тяжелыми» графическими приложениями, выполнять расчеты по обоснованию характеристик оборудования и элементов конструкций действующих и разрабатываемых реакторных установок с использованием средств численного моделирования, современных отечественных и зарубежных коммерческих кодов. Пользователи подключаются к вычислительному комплексу с помощью специальной программы – клиента, задачи ставятся в очередь, после чего поступают в обработку в соответствии с алгоритмами сортировки.

 - АО «НИКИЭТ» занимается разработкой принципиально новых проектов, не имеющих мировых аналогов, специалистам предприятия многое приходится делать впервые, а это требует проведения огромного количества экспериментальных и расчетных работ, - пояснил заместитель Директора - Генерального конструктора по НИОКР АО «НИКИЭТ» Александр Лопаткин. – Супер-ЭВМ введена в строй для того, чтобы на высоком научном уровне проводить работы по обоснованию новых отраслевых, государственных и международных проектов, которыми занимается наш институт, – ИТЭР, БРЕСТ ОД -300, МБИР, а так же работами по поддержанию эксплуатации реакторов РБМК-1000 и других. Создание нового вычислительного кластера позволяет перейти от инженерных методов расчетов, которые преимущественно использовались до настоящего времени, к сложным современным трехмерным программным средствам, создавать трехмерные комплексы, увязывающие в одном расчете нейтронно-физический, теплофизический и прочностной расчеты. Мало того, отслеживать поведение установок во времени с учетом сложных взаимовлияющих физических процессов. Это имеет важную экономическую составляющую, поскольку позволяет отойти от необходимости проведения промежуточных экспериментальных работ, которые занимают много времени, стоят сотни миллионов рублей, и методы измерения в которых не позволяют уловить тонкие особенности трехмерных эффектов. И только современные методы расчета позволяют выявить «узкие места» в конструкциях, помочь конструктору проанализировать и ликвидировать их, произвести заключительный эксперимент, который подтвердит что все сделано правильно, а большую часть промежуточных  экспериментальных исследований можно опустить. По сути, методические экспериментальные работы, которые практиковались в 50 – 70 годы прошлого века, можно не проводить, если вы обладаете соответствующими вычислительными программами и той техникой, которая теперь есть в нашем институте.

 Старший менеджер Блока по управлению инновациями Госкорпорации «Росатом» Вадим Ан отметил, что новый вычислительный комплекс в АО «НИКИЭТ» введен в эксплуатацию на три года раньше предусмотренных ФЦП сроков. Это результат конструктивной работы научно-технического блока Госкорпорации и предприятия. – Понимая отраслевую значимость объекта, стороны обеспечили необходимое финансирование для закупки оборудования и его монтажа.  Основной объем работ удалось завершить в «докризисный» период, существенно сэкономив бюджетные средства, - сказал Вадим Ан. – Сегодня с помощью супер-ЭВМ НИКИЭТ выполняет передовые задачи по стратегическим международным и российским проектам.

 О технологическом потенциале нового расчетного комплекса рассказал инженер-теплофизик АО «НИКИЭТ» Дмитрий Огнерубов. ЦОД АО «НИКИЭТ» является третьим по производительности в Москве и входит в топ серверов России. Во многом он «заточен» под вычисление гидродинамики теплообмена. Данный класс задач характерен расчетом сложных дифференциальных уравнений и предъявляет высочайшие требования к электронно-вычислительному узлу. В перспективе мощности машины будут увеличиваться, равно как и количество производимых на ней расчетов.

 С помощью суперкомпьютера специалисты института, например, спроектировали массообменный аппарат (устройство, необходимое для поддержания кислородного уровня в теплоносителе) реактора БРЕСТ-ОД-300. Для этого были произведены расчеты гидравлического сопротивления объекта путем создания компьютерной модели с двухфазной средой из газа и свинца, с последующей оценкой параметров. Это позволило увидеть слабые места устройства и найти техническое решение его усовершенствования.

 Ресурсы первой очереди  ЦОД были так же задействованы в работах по обоснованию ремонта графитовой кладки в реакторе РБМК-1000 на первом блоке ЛАЭС для исследований  работоспособности существующих и перспективных конструкций. Например, в НИКИЭТ разработали устройство, способное измерять кривизну каналов и «уведомлять» об этом персонал станции. Однако не было уверенности, что оборудование сможет эффективно работать, когда АЭС выйдет на проектную мощность, не перегреется ли и не даст сбой. Расчеты гидродинамики и теплообмена на супер-ЭВМ показали при каких температурах сможет работать «инновация». Когда устройство установили в реактор, прикрепив к нему температурные датчики, разработчики убедились, что  расчеты оказались абсолютно верны.

 Справочно:

Федеральная целевая программа «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010-2015 годов и на перспективу до 2020 года» (ФЦП ЯЭНП) была инициирована научно-техническим подразделением Госкорпорации «Росатом» (в настоящее время Блок по управлению инновациями). Целями программы являются: разработка новых ядерных энерготехнологий, создание современных исследовательских реакторов на быстрых нейтронах и новых образцов исследовательского оборудования.