"REBEL" - ПРОГРАММА ПОДГОТОВКИ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ РАСЧЕТОВ НЕЙТРОННО-ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕАКТОРОВ НА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНАХ

Руководитель: А.В. Дедуль

Автор доклада: А.А. Николаев Введение REBEL (REactor is Building from ELements) - это компьютерная программа, которая выполняет

создание файлов исходных данных для программ, решающих уравнение переноса нейтронов для реакторов с быстрым спектром нейтронов. Программа сочетает в себе функции редактора твердых тел и редактора дискретных пространственных сеток. В самом простом виде в программе выполняется визуализация результатов расчетов при их наложении на расчетную сетку.

Описываемая версия программы способна работать с комплексом программ РЕАКТОР-ГП /1/. В ближнесрочной перспективе предполагается настроить программу на работу с расчетными кодами MCNP /2/ и DANTSYS /3/, и программой подготовки нейтронно-физических констант TRANSX /4/.

Комплекс программ РЕАКТОР-ГП разрабатывается в ОКБ ГИДПРОПРЕСС совместно с ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, и в настоящее время находится в опытной эксплуатации в ОКБ ГИДПРОПРЕСС. Комплекс, в частности, реализует решение уравнение переноса в многогрупповом диффузионном приближении и Sn-методом на конечно-разностной сетке. Система DANTSYS относится к прецизионным кодам, и также реализует решение уравнение переноса в многогрупповом приближении Sn-методом дискретных ординат на конечно-разностной сетке. Программа MCNP решает уравнение переноса методом Монте-Карло. Программа TRANSX производит таблицы сечений, совместимые со многими кодами, решающими уравнение переноса нейтронов в диффузионном приближении и Sn-методом.

Особенности программной реализации Программа REBEL является приложением Win32 с графическим интерфейсом пользователя. Язык

программирования фортран, стандарт 90. Основной инструмент графической визуализации объектов - графическая библиотека OpenGl. Рекомендуемые требования: операционная система Windows XP/Vista, двухядерный процессор с тактовой частотой 2 ГГц, оперативная память 2 Гб. Компиляцию программы удобнее всего осуществлять в среде Compaq Visual Fortran 6.6c /5/. Также имеется опыт компиляции 64-х разрядной версии программы в среде Microsoft Visual Studio 2005 /6/ с использованием компилятора Intel Visual Fortran Compiler 11.0 /7/. Пример графического интерфейса REBEL cо стандартным набором инструментов показан на рис. 1. Показаны элементы тепловыделяющей сборки реактора СВБР-100, стержня СУЗ в чехле и шестигранном кессоне.

Рис. 1 REBEL - стандартное рабочее окно Область применения и назначение программы

Наиболее распространенными методами расчета переноса нейтронов являются многогрупповые методы (диффузионное, Pn- и Sn- приближение), и методы, основанные на стохастическом подходе (метод Монте-Карло, метод вероятности первых столкновений).

Многогрупповые уравнения суть дифференциальные уравнения, и они преобразуются в систему алгебраических уравнений для машинных расчетов при введении дискретной пространственной сетки, замене производных разностями и т.д..

Расчет реактора по специализированному коду предполагает наличие формализованного (в представлении этого кода) описания геометрии и материального состава реактора.

В общем виде, расчетные коды, решающие уравнение переноса конечно-разностными методами, требуют для работы описание положения в пространстве и гомогенизированный (тем или иным способом) состав расчетных ячеек. Для реакторов с быстрым спектром нейтронов гомогенизация материалов в расчетной ячейке наиболее часто выполняется пропорционально объемным долям. Для реакторов такого типа ошибкой, вызванной этим приближением, можно пренебречь, так как длина свободного пробега быстрых нейтронов превосходит характерные размеры тепловыделяющих элементов и каналов теплоносителя. Однако, зная форму и объем фрагментов деталей, попавших в ячейку, при подготовке нейтронно-физических констант ячейки можно ввести поправку на мелкомасштабную гетерогенность.

Для расчетных кодов, решающих уравнение переноса вероятностными методами, как правило, требуется только описание поверхностей и материального состава деталей, составляющих реактор.

Таким образом, можно выделить два типа расчетных кодов, воспринимающих задание геометрической и материальной модели реактора: а) в виде пространственной сетки с гомогенизированным составом ячеек, б) в виде твердотельной модели. Вот некоторые примеры программ первого и второго типа: РЕАКТОР-ГП, TRIGEX, DANTSYS, TORT, и MCNP, MMK-KENO, MCU, соответственно.

Как правило, исходные данные к расчетному коду представляют собой текстовый файл с определенным синтаксисом задания информации. Такой файл зачастую может быть создан пользователем программы вручную, или с использованием специального редактора. Такие редакторы могут входить в состав расчетных кодов, или существовать отдельно. Интерфейс таких редакторов может быть либо текстовым, либо графическим (при этом графический интерфейс может быть двумерным, псевдо-трехмерным и трехмерным). Редакторы дискретных сеток, кроме того, могут быть снабжены инструментарием гомогенизации реальных объектов на сетку.

В научных исследованиях и при выполнении проектных расчетов реакторов создание файла данных, корректно описывающего расчетную модель, является стартовым этапом. Быстрота, удобство и надежность при получении такого файла имеют важнейшее значение. Зачастую в качестве реперных точек при исследовании используется сравнение результатов, полученных по разным расчетным кодам.

Основное назначение программы REBEL состоит в удовлетворении указанных потребностей, а именно - в упрощении процесса подготовки файлов исходных данных к различным расчетным кодам, и простейшей визуализации результатов. В разделе "Основные принципы и возможности" описываются функциональные особенности, которые позволяют это осуществлять.

Основные принципы и возможности Одной из возможностей программы REBEL является способность формирования трехмерных

моделей деталей и сборочных единиц на основе твердотельного параметрического моделирования. Сборка составляется из отдельных деталей и подсборок, которые, в свою очередь, также могут состоять из деталей и подсборок. Взаимное положение компонентов задается путем указания сопряжений между ними. Программа имеет собственное математическое ядро и параметрические технологии, при помощи которых можно произвести расчеты некоторых свойств тел (масса, объем, площадь), а также рассчитать (и применить) новые размеры тел при их нагреве.

Следующая возможность заключается в способности создания и работы с набором дискретных сеток, описывающих реактор в X-Y-Z и HEX-Z геометрии. Работа с сетками подразумевает их: а) интерактивное редактирование, б) генерацию файла исходных данных для нейтронно-физического расчета реактора, в) просмотр значений полученного в расчете потока нейтронов и гамма-квантов и его функционалов. Помимо интерактивного редактирования сетки пользователь, и это главное, имеет возможность средствами программы, "наложив" сетку на сборки деталей, в автоматическом режиме получить в ячейках сетки объемы фрагментов твердых тел, а затем - усредненный по объему ячейки гомогенный состав материалов.

Таким образом программа REBEL работает с двумя укрупненными типами потоков данных - 3d-объектами и дискретными сетками. Каждый из них может быть сохранен в виде бинарного файла на электронном носителе информации, и вновь открыт в программе в следующем сеансе работы. Указанные потоки данных могут быть преобразованы в файлы исходных данных к различным программам, реализующим решение уравнение переноса нейтронов.

Кроме того, в программе организована в некотором виде обратная связь - просмотр результатов расчета реактора в виде наложения потока нейтронов (и гамма-квантов) и его функционалов на расчетную сетку.

В настоящее время пользователь REBEL может осуществить создание файла исходных данных для комплекса программ РЕАКТОР-ГП, а также просмотреть результат расчета, считывая данные из архива задачи.

Ниже на примере бенчмарка HEU-MET-FAST-005 /8/ (далее по тексту HMF005) подробнее рассмотрены описанные возможности. Бенчмарк HMF005 был выполнен в 1987 г. в г. Обнинске, на базе Физико-Энергетического института на критсборке UKS-1M для шести различных конфигураций топлива и отражателя. Все сборки имели быстрый спектр нейтронов. Ниже рассмотрена конфигурация номер один.

3D-объекты на примере бенчмарка HMF005 В настоящее время элементная база трехмерных объектов в программе REBEL включает девять

примитивов (рис. 2), среди которых: прямая правильная призма, прямой круговой цилиндр, прямая пирамида и усеченная пирамида с основанием в виде правильного многоугольника, конус и усеченный конус, многогранный кессон, трубка, прямоугольный параллелепипед. В будущем предполагается расширить указанный набор примитивов. Имеющийся же набор достаточен для приемлемого описания основных элементов активных зон и защиты реактора.

Рис. 2 Текущий набор примитивов в элементной базе REBEL Создание примитивов осуществляется путем выбора примитива, определения его размеров и

материала. Геометрические параметры примитива (размеры и векторы ориентации в пространстве) хранятся в памяти, и используются для создания зрительного образа примитива при выводе на экран, сохранения данных о примитивах во внешнем файле на электронном носителе, и т.д.. Параметрическое хранение информации существенно снижает требования к оперативной памяти. Этому способствует также наличие нескольких одинаковых объектов, чаще всего полученных в результате копирования. При создании примитивы могут быть поименованы.

Для загрузки ранее созданного примитива в окно редактирования пользователь должен указать на него манипулятором мышь. При редактировании возможно изменение размеров и материала примитива, а также некоторые другие воздействия на примитив (сжатие, растяжение, нагрев) с использованием специальных инструментов. Свойства материалов, включая цвет, плотность, ядерно-физический состав и коэффициенты линейного расширения, читаются из текстового файла. Этот текстовый файл имеет простое форматирование и может быть создан пользователем вручную. Прочие геометрические воздействия на примитивы, а именно - создание отверстий, скруглений и разрезов в описываемой версии не реализованы. На рис. 3а показана диалоговая панель создания и редактирования примитивов. На рис. 3б показан элемент геометрии бенчмарка HMF005 - топливная таблетка из высокообогащенного уран-молибденового сплава и элементы оболочки из алюминия.

(а)

(б) Рис. 3(а-б) Диалоговая панель создания/редактирования примитивов (а) и элементы топливной

таблетки HMF005 (б) Созданные примитивы могут быть позиционированы друг относительно друга. Грубое

позиционирование осуществляется манипулятором мышь. Точное позиционирование осуществляется с использованием инструментов панелей "Link-Up of Details" (рис. 4а) и "Auxiliary Geometric Objects" (рис. 4б). Панель "Auxiliary Geometric Objects" задает в пространстве положение вспомогательных геометрических объектов - точек и прямых, относительно которых осуществляется точное позиционирование объектов друг относительно друга. Точки могут быть поставлены на примитивы (на вершины, грани, оси симметрии), на ячейки сеток (см. ниже), в начало координат, между двух выделенных точек, и т.п. Прямые проводятся через две выделенные мышью точки. Описанные вспомогательные геометрические объекты являются самостоятельными объектами в программе, и над ними можно выполнять стандартные операции создания, выделения, скрытия, удаления. Панель "Link-Up of Details" используется пользователем непосредственно для определения типа позиционирования и применения его к выделенным деталям.

(а)

(б)

Рис. 4(а-б) - Диалоговые панели позиционирования (а) и вставки вспомогательных объектов (б) На рис. 5 (а-г) показано позиционирование оболочки топливной таблетки HMF005 к топливу.

Позиционирование выполнено в три этапа - на оси симметрии двух объектов поставлены вспомогательные объекты (точки) и выполнено выделение оболочки (рис. 5а), далее выбрано направление перемещения (рис. 5б), и перемещение завершено (рис. 5в). На рис. 5г снято выделение с оболочки и удалены вспомогательные объекты.

(а)

(б)

(в)

(г)

Рис. 5(а-г) Диалоговые панели, используемые для позиционирования объектов После позиционирования, или в любой другой момент, примитивы могут быть объединены в

сборки. Таким образом может быть создана деталь произвольной конфигурации. Иерархическая структура деталей в программе оформлена в виде дерева, а работа со сборками и подсборками организована в виде файлового менеджера с одной панелью. Низшим элементом дерева является примитив. Над сборками допускаются такие стандартные операции, как: копирование, вырезка, вставка и удаление. Кроме того, возможен экспорт сборок в файл и импорт из файла. На рис. 6а показана диалоговая панель с деревом деталей, на рис. 6б - собранный твэл HMF005 (в /8/ обозначается как Tube U11) в сборе в твердотельном и каркасном исполнении (твэльная трубка скрыта, часть оболочек на топливных таблетках скрыта, часть сделана прозрачной). На рис. 6в показана твердотельная модель бенчмарка HMF005 в сборе (вид сбоку и сверху), состоящая из 41 стандартного и 1 нестандартного твэла, и из 229 твэлов молибденового отражателя. Всего для составления сборки потребовалось 8093 примитива.

(а)

(б)

(в)

Рис. 6(а-в) Дерево деталей (а),твэл HMF005 в сборе (б), сборка HMF005 (в)

Кроме твердотельных моделей, в программе REBEL пользователь имеет возможность работать с дискретными пространственными сетками. О них речь пойдет в следующем разделе.

Сетки на примере бенчмарка HMF005 В текущей версии REBEL реализованы два вида дискретных пространственных сеток с постоянным

шагом между ячейками, описывающие X-Y-Z и HEX-Z геометрию реактора. По вертикали сетки представляют собой стопки плоских картограмм (горизонтальные слои). Картограмма состоит из определенным образом расположенных ячеек. Все картограммы имеют одинаковую форму. Ячейка содержит информацию о перечне нуклидов, их ядерных концентрациях и температуре (далее по тексту смесь нуклидов, или просто смесь).

Работу с сетками обслуживает диалоговое окно "Grids Worker" (рис. 7(а-в)). Работа включает в себя: − выбор типа и номера сетки. Отметим, что пользователь REBEL одновременно может работать с двумя типами сеток, и с произвольным количеством сеток каждого типа. Тип и номер текущей сетки выбирается в диалоговом окне; − создание формы картограммы и ее изменение (вкладка "Substrate"). При создании формы картограммы пользователь мышью выделяет ячейки, которые описывают форму. Во вкладке имеются специальные инструменты, облегчающие создание формы картограммы. − просмотр общей информации о сетке (вкладка "Info", рис. 7а); − добавление/удаление/изменение количества и толщины слоев и подслоев (вкладка "Layers"). При этом термин слой трактуется как картограмма, а подслои слоя - набор толщин, разбивающих данную картограмму на аксиальные интервалы. Слои, как правило, используются для задания номеров физических зон (смесей) в ячейках, а подслои - для задания интервалов конечно-разностной сетки в слое; − смеси, используемые в сетке, хранятся в памяти, и могут быть просмотрены и отредактированы во вкладке "Mixtures" (рис. 7б); − вывод всей сетки или ее отдельных участков (вертикальных и горизонтальных) на экран управляется инструментом "Working Area" (находится в главной части диалогового окна). Широкий набор инструментов вкладки "Selection" (рис. 7в) позволяет выделить любой участок сетки (ячейки и ряды ячеек в картограмме, вертикальные ряды ячеек, горизонтальные слои, ячейки со смесью, и т.д.). Выделение может быть использовано (вкладка "Work") для: а) выполнения операций изменения картограмм - постановки новых номеров смесей в ячейки, б) выполнения запросов - например о массе, количестве и объеме выделенных ячеек. Также выделенные ячейки могут быть исключены из отрисовки (сокрыты) с целью просмотра ячеек, лежащих за выделенными.

(а)

(б)

(в)

Рис. 7(а-в) Диалоговая панель, обслуживающая работу с дискретными сетками. Вкладка "Info" (а), вкладка "Mixtures" (б), вкладка "Selection" (в)

Рассмотрим процесс создания сетки для HMF005. Твэлы HMF005 располагаются по гексагональной решетке с шагом 2,25 см. На рис. 8 показано, как во вкладке "Substrate" было выполнено создание формы картограммы в виде правильного шестигранника (рис. 8а), а затем во вкладке "Layers" были добавлены картограммы в количестве и с толщинами такими, чтобы разумно конечно-разностными интервалами описать таблетки в топливных твэлах и отражателе (рис. 8б).

(а)

(б)

Рис. 8(а-б) Создание сетки для HMF005. Примеры вкладок "Substrate" (а) и " Layers" (б) Отметим, что изначально при создании сетки в каждой ее ячейке располагается одна и та же смесь. В

описываемой версии программы эта смесь представляет собой основные компоненты воздуха при нормальном атмосферном давлении. Расширить имеющийся изначально список смесей пользователь может путем ручного ввода данных о смесях или импорта смесей из файлов специального формата (к примеру,

сохраненных ранее). Смеси в зависимости от потребности добавляются либо в конец списка уже имеющихся смесей сетки, либо взамен некоторых. Располагая достаточным набором смесей, пользователь может выполнить выделение ячеек сетки мышью (или иным образом, используя вкладку "Selection"), и изменить номера смесей в этих ячейках. Таким образом возможно ручное формирование или переформирование картограмм сетки. Опустим иллюстрацию ручного формирования картограммы, и перейдем к разделу гомогенизация, в котором описан механизм "закачки" данных в сетку из твердотельных объектов.

Гомогенизация на примере бенчмарка HMF005 Алгоритм процесса гомогенизации, или иначе, получения в ячейках усредненного (по объему

ячейки) ядерно-физического состава нуклидов из деталей, которые попали в эту ячейку, можно упрощенно описать следующим образом.

Выполняется цикл по всем ячейкам всех картограмм сетки. В процессе этого цикла для каждой текущей ячейки выполняется перебор всех имеющихся в проекте твердотельных примитивов. Из них отбираются те, которые пересекаются с текущей ячейкой (внешнего цикла). Далее находится объем этого пересечения для каждого случая пересечения ячейки с примитивом. В итоге, при окончании цикла по ячейкам станут известными количество фрагментов примитивов в каждой ячейке, и объем каждого фрагмента. Каждый фрагмент, поскольку представляет собой некий материал, характеризуется температурой, плотностью и ядерно-физическим составом. Эти сведения позволяют выполнить усреднение ядерно-физического состава, т.е. получить гомогенную смесь в каждой ячейке.

Одной из завершающих операций гомогенизации является уменьшение количества найденных смесей путем поиска одинаковых. Поиск осуществляется с заданной точностью еще на этапе фрагментов примитивов. После завершения гомогенизации сведения о сетке обновляются, как в части количества смесей, так и в части их распределения по объему сетки.

Следует отметить ряд следующих особенностей автоматической гомогенизации: − если при завершении гомогенизации в какую-либо ячейку не попал ни один фрагмент ни одного примитива, ячейка не изменяет свой состав; − если сумма объемов фрагментов, попавших в ячейку, меньше ее объема, то оставшийся объем ячейки добавляется как фрагмент этой ячейки, с соответствующим ядерно-физическим составом. Например, в нижеследующем примере гомогенизации бенчмарка HMF005 в ячейках сетки задан ядерно-физический состав воздуха, т.к. критсборка располагалась на воздухе, и, соответственно, компоненты воздуха присутствуют во всех автоматически гомогенизированных смесях. Также особо следует отметить поиск объемов пересечения ячеек с примитивами. В описываемой

версии программы поиск объемов пересечения выполняется аналитически точно для всех многогранных фигур, например для призм, пирамид, кессонов. Для гладких тел, а именно для цилиндра и трубки, центральная ось симметрии которых параллельна оси Z, поиск объемов пересечения также выполняется аналитически точно. Именно из таких объектов состоит основная масса деталей активных зон реакторов. Для других гладких тел, а именно для конуса и усеченного конуса, а также для наклонных цилиндра и трубки поиск объемов пересечения выполняется с сохранением массы. Фактически это означает, что решение для них выполняется на основе аппроксимирующих их с определенной степенью точности примитивов. А для сохранения массы вводится плотностной коэффициент, характеризующий отношение объемов гладкого и аппроксимирующего тела. Этот коэффициент используется при получении гомогенной смеси в ячейке для поправки количества ядер примитива (решение для которого было найдено на основе полигональной аппроксимации) в этой ячейке.

Отвлекаясь от бенчмарка HMF005, в качестве наглядной иллюстрации к сказанному, рассмотрим гомогенизацию одной из наиболее типичных кластерных конструкций стержня управления и защиты (стержня СУЗ) на гексагональной сетке с шагом 1,36 см (рис. 9(а-б)). На рис. 9а показан элемент стержня СУЗ в горизонтальном сечении с наложенной на него сеткой до гомогенизации, на рис. 9б - после гомогенизации. Из рисунка наглядно виден результат.

(а)

(б)

Рис. 9(а-б) Гомогенизация кластерной модели стержня СУЗ

Вновь вернемся к созданию файла данных для бенчмарка HMF005. На рис. 10а приведена твердотельная модель HMF005 с наложенной на нее заранее подготовленной сеткой. На рис. 10б - то же, но уже с завершенной гомогенизацией. На рис. 10в-г приведено центральное вертикальное и горизонтальное сечение по сетке для иллюстрации распределения материалов по объему реактора.

(а)

(б)

(в)

(г)

Рис. 10(а-г) Гомогенизация твердотельной модели HMF005. Этап до гомогенизации (а), после гомогенизации (б). Итоговое центральное вертикальное (в) и горизонтальное (г) сечение сетки.

Таким образом, работа над сеткой, аппроксимирующей бенчмарк HMF005, завершена. Данные,

описывающие сетку, могут быть преобразованы в файл исходных данных. По этому файлу может быть выполнен расчет бенчмарка и просмотрен результат. Эти этапы описаны в следующем разделе.

Создание файла данных и визуализация результатов расчета Вообще говоря, для расчета реактора требуется создание двух файлов исходных данных разных

типов: 1. файл для программ подготовки нейтронно-физических констант к расчету, и содержащий в себе

ядерно-физические составы смесей, и возможно, геометрические размеры тел, которые эти смеси описывают (для учета эффектов пространственной гетерогенности);

2. файл непосредственно для программы, решающей уравнение переноса, и содержащий в себе геометрическую информацию о модели.

В описываемой версии программы, как уже было сказано ранее, поток данных о сетках может быть преобразован только в файл исходных данных для расчета реактора по комплексу программ РЕАКТОР-ГП. Подпрограмма, выполняющая перевод данных состоит всего из 167 строк исходного кода, и, по сути дела, является конвертером данных из одного формата в другой - из электронного в текстовый, с соблюдением определенного синтаксиса. Аналогичным образом, путем написания конвертеров подобного типа, можно генерировать файлы исходных данных для других подобных расчетных кодов. Диалоговое окно для соответствующих операций выглядит достаточно просто (рис. 11а). В нем следует только указать тип и номер сетки, имя кода, для которого из выбранной сетки будет создан файл исходных данных, и нажать кнопку создания файла.

(а)

(б)

Рис. 11(а-б) - Диалоговое окно создания файла исходных данных (а) и вкладка "FVisualizer" диалога

"Grids Worker". После создания файла данных, и выполнения расчета, многие расчетные коды в том или ином виде

формируют выходные данные, записанные в определенном формате и содержащие результаты расчета. К примеру, распределение нейтронного поля по объему реактора. Эти данные находятся во взаимно-однозначном соответствии с расчетной сеткой. Следовательно, их также можно загрузить в REBEL для просмотра, для чего также потребуется соответствующий конвертер форматов.

Такой конвертер для комплекса программ РЕАКТОР-ГП составлен из 72-х строк исходного кода, и использует подпрограммы системной библиотеки комплекса РЕАКТОР-ГП. Выбор и загрузка данных осуществляется с помощью одной из вкладок диалога "Grids Worker" - "FVisualizer" (рис.11б)). Переключение в режим просмотра функционалов осуществляется кнопкой в основном разделе диалога "Grids Worker".

На рис. 12(а-е) показано полученное по комплексу РЕАКТОР-ГП распределение потока нейтронов в HMF005 в диапазоне энергий от 100 до 200 кэВ.

(а)

(б)

(в)

(г)

(д)

(е)

Рис. 12(а-е) Картограмма и распределение нейтронного поля в виде центрального вертикального сечения (а,б), центрального горизонтального сечения (в,г) и в виде объемного разреза (д,е)

Возможность визуализации результатов вкупе с инструментарием выбора и отображения ячеек

позволяет выполнить просмотр и предварительный визуальный анализ полученного решения любого участка расчетной области.

Некоторые не описанные ранее возможности программы Комфорт при работе с программным обеспечением немаловажен, особенно если данное

программное обеспечение используется регулярно. Программа REBEL имеет дружественный интерфейс пользователя Windows. Выбор и выделение

объектов удобно осуществлять мышью. Для всех объектов программы возможны групповые операции выделения, снятия выделения, инверсия выделения, исключение из отрисовки.

Отрисовка 3d-объектов может выполняться при включенном (рис. 13а) или выключенном освещении (рис. 13б), в сплошном или каркасном представлении (рис. 6б). В зависимости от режима выбора 3d-объектов мышью выбор может быть прозрачным (рис. 13в) или непрозрачным. Пользователь может оперативно управлять качеством рендеринга деталей, выбирая наиболее подходящее в данный момент, для чего предусмотрены пять возможных вариантов - лучшее, хорошее, нормальное, упрощенное и быстрое. Также пользователю доступны шесть вариантов освещения рабочего пространства (рис. 13а,г). Для работы с большим количеством 3d-объектов в программе предусмотрены различные алгоритмы, работающие в автоматическом режиме и ускоряющие вывод данных на экран. Задействование этих алгоритмов существенно снижает нагрузку на видеокарту, и ускоряет вывод данных. При работе с деревом деталей выбранные в дереве объекты могут быть подсвечены на экране, и обратно, выбранные на экране сборки - могут быть подсвечены в дереве деталей. Поименование деталей также обеспечивает удобство и быстроту работы пользователя со сборками - при поиске нужной детали или идентификации выбранной.

(а)

(б)

(в)

(г)

Рис. 13(а-г) Некоторые примеры графических возможностей REBEL: освещение включено (а), освещение выключено (б), режим прозрачности выбора (г), включено дополнительное освещение снизу (г)

Пользователь также может управлять отрисовкой сеток (прозрачностью, цветом, представлением -

каркасным или сплошным), при этом предусмотрена возможность индивидуальных установок для каждой сетки (рис. 8б). Также как и для 3d-объектов, для сеток предусмотрены алгоритмы, позволяющие

без задержек работать с сетками, число ячеек которых может достигать от нескольких миллионов до нескольких десятков миллионов, в зависимости от производительности компьютера.

Результаты сессии пользователь может сохранить, и продолжить работу позднее. Заключение В настоящей работе на примере бенчмарка HEU-MET-FAST-005 рассмотрены основные

функциональные возможности программы REBEL. Программа реализована автором работы под научным руководством к.ф.-м.н. А.В. Воронкова (ИПМ им. М.В.Келдыша), к.т.н. А.В. Дедуля и В.В. Кальченко (ОКБ «ГИДРОПРЕСС»). Показана возможность изготовления средствами программы трехмерных твердотельных моделей и дискретных пространственных сеток. Представлена возможность создания в автоматическом режиме сеточной аппроксимации твердотельных объектов путем передачи информации из трехмерной модели в сетку. Продемонстрировано создание на основе полученной сеточной аппроксимации файла исходных данных к расчетному коду, и визуализации результатов расчета на данной сетке.

Естественным развитием программы представляется увеличение перечня используемых примитивов и инструментов воздействия на них, увеличение номенклатуры дискретных пространственных сеток, расширение списка подключаемых расчетных кодов, подключение интерфейса к программам подготовки таблиц сечений (TRANSX, CONSYST /9/) для учета гетерогенной блокировки на основе передаваемой информации о форме и размерах фрагментов деталей в ячейках, расширение функциональных возможностей системы визуализации и анализа результатов.

В заключение автор выражает благодарность А.В. Дедулю (ОКБ «ГИДРОПРЕСС»), А.В. Воронкову (ИПМ им. М.В.Келдыша) и В.В. Кальченко (ОКБ «ГИДРОПРЕСС») за доброту и терпение в научном руководстве автора, А.Н. Устинову за полезные советы и помощь в освоении элементов программирования Windows-приложений, К.М. Слякову за консультации по твердотельному проектированию, А.В. Николаевой за помощь в оформлении части интерфейса программы, полезные обсуждения и за ценные советы при программировании алгоритма поиска объемов многогранников.

Список литературы

1. Комплекс программ для ПЭВМ расчета основных физических процессов в ядерных реакторах на быстрых нейтронах «РЕАКТОР-ГП». Описание программы и применения. ФГУП ОКБ ГИДРОПРЕСС. Подольск, 2007.

2. J. F. Briesmeister, “MCNP – A General Monte Carlo N-Particle Transport Code, Version 4C”, LA-13709-M (March 2000).

3. DANTSYS 3.0, ORNL, RSIC Computer Code Collection CCC-547, August 1995. 4. TRANSX 2.15, RSIC Peripheral Shielding Routines Collection, PSR-317, February 1995. 5. http://www.digital.com/fortran. 6. http://support.microsoft.com/. 7. http://developer.intel.com/software/products/. 8. NEA/NSC/DOC(95)03/II, Volume II, HEU-MET-FAST-005. Beryllium- and molybdenum-reflected cylinders

of highly enriched uranium. Evaluators Anatoli Tsiboulia, Oleg A. Elovsky, Institute of Physics and Power Engineering, 1999.

9. Отчет о научно-исследовательской работе адаптация системы констант БНАБ-93 к комплексу программ ГЕФЕСТ. Описание комплекса программ CONSYST с библиотекой констант БНАБ-93. ИНВ. № 11427. Обнинск, ГНЦ РФ ФЭИ, 2004.