可扩展蒙特卡罗粒子输运软件架构设计与实现OA

蒙特卡罗(MC)粒子输运方法应用概率论随机理论与数理统计知识研制相应程序,并借助计算机工具帮助核领域解决各种粒子输运物理问题。经过70多年的发展,MC粒子输运方法及软件已经逐步成熟,在核辐射屏蔽、核反应堆堆芯临界安全分析、核探测及核医学等传统领域广泛应用。JMCT软件是中物院高性能数值模拟软件中心推出的一款三维粒子输运蒙特卡罗软件,粒子类型支持中子、光子、电子及其耦合,具有可视化建模工具、通用输运算法和降方差技巧、全面性计数统计功能和超大规模并行计算能力,几何类型支撑组合几何体、结构网格及两者耦合,含有多群和连续两种能量模型,支持输运-燃耗-热工耦合计算。针对JMCT软件遇到功能开发、用户源码保护和代码持续发展维护等问题,从蒙特卡罗粒子输运方程入手,分析了蒙特卡罗粒子输运模拟过程中的可扩展点,创新设计了具有高可扩展性的蒙特卡罗输运软件架构。该架构设计在JMCT软件上落实,把JMCT软件升级成平台型软件,同时推出了蒙特卡罗粒子输运解算器库MCPT。MCPT对用户提供了7类二次开发接口,极大程序上支持了用户进行二次开发,而且提供了多种多样的成熟功能组件模块,可节省用户编码工作量。经初步评估,通过MCPT和用户自编代码的联合编译而产生用户专用定制的蒙特卡罗粒子输运模拟软件,可节省用户30%~95%的编码工作量,并能保护用户的代码权益。