Система подготовки групповых констант CROSS-CUDA в составе программного комплекса MNT-CUDA

В работе представлена система подготовки групповых констант CROSS-CUDA, реализованная в составе программного комплекса MNT-CUDA для высокоскоростных инженерных нейтронно-физических расчетов методом Монте-Карло. Актуальность разработки обусловлена необходимостью создания высокоточного и эффективного константного обеспечения, превосходящего по своим характеристикам существующие аналоги. Система базируется на оригинальной методической и программной платформе и предназначена для формирования библиотек констант в различных групповых разбивках и подготовки макро- и микроконстант материалов в форматах, адаптированных для нейтронно-физических расчетов методом Монте-Карло. Основным результатом является достижение высокой вычислительной эффективности за счет реализации комплекса мер по оптимизации алгоритмов и использования технологий параллельных вычислений NVIDIA CUDA. Результаты моделирования активной зоны реактора РБМК-1000 показали значительное сокращение времени подготовки констант (с 2 часов до 20 секунд) при использовании разработанной системы относительно базовой версии на основе CONSYST-RF.Корректность реализованных этапов подготовки групповых констант и вычислительных алгоритмов CROSS-CUDA подтверждена в ходе верификации путем сравнения результатов с прецизионными кодами и расчетами, выполненными в связке с аналогичной по функционалу системой константного обеспечения. Система демонстрирует готовность к практическому применению в текущих проектах, а перспективы ее развития включают адаптацию для совместного использования с программами, реализующими детерминистические методы расчета переноса нейтронов.

1. Иванов И. Е., Бычков С. А., Грушин Н. А. и др. Использование методов машинного обучения и нейронных сетей для аппроксимации библиотек констант в малогрупповой библиотеке нейтронно-физических констант для расчета РБМК-1000 // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика ядерных реакторов, 2022. Вып. 1. С. 40–51.

2. Иванов И. Е., Бычков С. А., Грушин Н. А., Варфоломеева В. А., Дружинин В. Е. Инновационный комплекс программ расчетов нейтронно-физических характеристик реакторов РБМК-1000 групповым методом Монте-Карло на графических процессорах // Атомная энергия, 2023. Т. 135. Вып. 5–6. С. 223–228.

3. Дружинин В. Е., Бычков С. А., Лысов Д. А. и др. MNT – CUDA (версия 3.0) : свид. о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2024681792 , заявка № 2024680590 от 05.09.2024. зарег. в Реестре программ для ЭВМ 13.09.2024.

4. Кощеев В. Н., Ломаков Г. Б., Мантуров Г. Н. и др. CONSYST-RF : свид. о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2016612865. заявитель и правообладатель АО «ГНЦ РФ-ФЭИ» (RU); заявка № 2016610022 от 11.01.2016 ; опубл. 11.03.2016.

5. Николаев М. Н., Рязанов Б. Г., Савоськин М. М., Цибуля А. М. Многогрупповое приближение в теории переноса нейтронов. Москва: Энергоатомиздат, 1984. 256 с.

6. Мантуров Г. Н., Николаев М. Н., Цибуля А. М. Программа подготовки констант CONSYST. Описание применения: препринт ФЭИ-2828. Обнинск : ГНЦ РФ–ФЭИ, 2000. 48 с.

7. MacFarlane R. E., Muir D. W. The TRANSX code for interfacing nuclear data with computer codes. Los Alamos National Lab., NM (USA). 1984. 44 p.

8. Askew J. R. A general description of the lattice code WIMS // Journal of the British Nuclear Energy Society, 1966. V. 5, № 4. P. 564–585.

9. Greenspan E., Karni Y., Gilai D. The AMPX system one step backward one step forward // Proceedings of the ANS Winter Meeting, 1982. Р. 344–346.

10. Проект MCU [Электронный ресурс]. URL: mcuproject.ru (дата обращения: 01.12.2025).

11. Кощеев В. Н., Мантуров Г. Н., Николаев М. Н. и др. Библиотека групповых констант БНАБ-РФ для расчетов реакторов и защиты // Известия вузов. Ядерная энергетика, 2014. № 3. С. 93–101.

12. Забродская С. В., Игнатюк А. В., Кощеев В. Н., Николаев М. Н. и др. РОСФОНД – российская национальная библиотека нейтронных данных // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Ядерные константы. 2007. Вып. 1–2. С. 3–21.

13. Иванов И. Е., Бычков С. А., Андрианова О. Н., Грушин Н. А. и др. Методика учета гетерогенных эффектов при подготовке многогрупповых констант для расчетов реакторов по программе MNT – CUDA : депонированная рукопись № 40–В2024 / ВИНИТИ РАН «Депонированные научные работы». 2024. № 3.

14. Macfarlane R. E., Muir D.W., Boicourt R. M., et al. The NJOY Nuclear Data Processing System, Version 2016 : Report LA–UR–17–20093. Los Alamos National Laboratory, 2017. 796 р.

15. Macfarlane R. E. New Thermal Neutron Scattering Files for ENDF/B-VI, Release 2: LA-12639-MS. Los Alamos National Laboratory, 1994. 44 p.

16. Wagner J. C., Redmond E. L., Palmtag S. P., Hendricks J. S. MCNP Multigroup/Adjoint Capabilities : LA-12704. Los Alamos, US, 1994.

17. MCNP — A General Monte Carlo N-Particle Transport Code, Version 5, Volume I: Overview and Theory: LA–UR–03–1987. Los Alamos, US, 2008. 416 p.

18. Блыскавка А. А., Мантуров Г. Н., Николаев М. Н., Цибуля А. М. Программный комплекс CONSYST// MMKKENO для расчета ядерных реакторов методом Монте-Карло в многогрупповом приближении с индикатрисами рассеяния в Pn-приближении. Обнинск, 2001. 27 с.

19. Варфоломеева В. А., Иванов И. Е., Андрианова О. Н. и др. Полномасштабное расчетное моделирование критических сборок ZR-6 И БФС-49/1А В ПРОГРАММЕ MNT-CUDA 3.0 // Ядерная физика и инжиниринг. 2026. Т. 17. № 1. С. 68–77. DOI: 10.56304/S2079562926010471