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Moteur de recherche d'offres d'emploi CEA

ANALYSE DE VARIANTES DE L'ALGORITHME « DELTA TRACKING » POUR LA NEUTRONIQUE MONTE-CARLO H/F


Détail de l'offre

Informations générales

Entité de rattachement

Le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) est un organisme public de recherche.

Acteur majeur de la recherche, du développement et de l'innovation, le CEA intervient dans le cadre de ses quatre missions :
. la défense et la sécurité
. l'énergie nucléaire (fission et fusion)
. la recherche technologique pour l'industrie
. la recherche fondamentale (sciences de la matière et sciences de la vie).

Avec ses 16000 salariés -techniciens, ingénieurs, chercheurs, et personnel en soutien à la recherche- le CEA participe à de nombreux projets de collaboration aux côtés de ses partenaires académiques et industriels.  

Référence

2020-14147  

Description de l'unité

Le Service d'Études des Réacteurs et de Mathématiques Appliquées – SERMA − est l'un des trois Services qui composent le Département de Modélisation des Systèmes et des Structures (DM2S), unité de recherche appliquée de la Direction de L'Énergie Nucléaire du CEA (DEN) à Saclay.

Le DM2S est une unité de R&D de près de 400 collaborateurs qui rassemble et développe des compétences pour l'expérimentation, la modélisation, la simulation et les études des systèmes nucléaires, dans les trois thématiques :

• Thermo-mécanique des structures, SEMT : Service d'Études Mécaniques et Thermiques ;
• Mécanique des fluides et thermo-hydraulique, STMF : Service de Thermohydraulique et de Mécanique des Fluides ;
• Neutronique et transport des rayonnements, SERMA.

Ces savoir-faire sont complétés par des compétences transverses en mathématiques appliquées, analyse numérique, informatique et génie logiciel. Les missions du DM2S visent principalement au développement, à la capitalisation et au transfert des connaissances dans ces disciplines de base et en physique des réacteurs nucléaires, ceci sous forme d'outils mis à disposition des ingénieurs-chercheurs, concepteurs, exploitants et évaluateurs de systèmes nucléaires, toutes filières confondues.

Le SERMA, unité d'environ 80 permanents, a pour missions de développer des logiciels de calcul, de réaliser des études avancées ou pionnières et d'apporter une expertise dans le domaine de la neutronique

Description du poste

Domaine

Neutronique et physique des réacteurs

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

ANALYSE DE VARIANTES DE L'ALGORITHME « DELTA TRACKING » POUR LA NEUTRONIQUE MONTE-CARLO H/F

Sujet de stage

Les codes Monte Carlo pour la neutronique simulent les déplacements des particules en divisant le système d'intérêt en « cellules », chacune avec ses propres compositions matérielles. Ces propriétés déterminent la section efficace totale dans la cellule, et donc la distance à laquelle une particule est susceptible de se déplacer avant d'effectuer une collision. Traditionnellement, les codes Monte-Carlo utilisient le « ray tracing ». On échantillonne une distance à la collision avec la section efficace totale. Si elle est inférieure à la distance à la frontière de la cellule, dans la direction de vol, la particule subit une collision. Sinon, la particule est déplacée à la frontière, la section efficace totale est mise à jour (avec les propriétés de la cellule adjacente, où se trouve maintenant la particule), et le processus recommence. Ce processus nécessite de calculer l'intersection de la trajectoire avec la frontière de la cellule pour chaque vol, ce qui peut être coûteux.

Durée du contrat (en mois)

6

Description de l'offre

Une alternative au « ray tracing » est le « delta tracking ». Dans cette méthode, une section efficace majorante (qui doit être supérieure à toutes les cellules présentes dans le système) est utilisée pour échantillonner la distance jusqu'à un site de collision potentiel. Au site potentiel, il existe une probabilité d'avoir une collision réelle (la particule subit alors une interaction), et une probabilité d'une collision virtuelle (l'énergie et la direction restent alors inchangées). Dans ce cas, un nouveau site de collision potentiel est échantillonné avec la section efficace majorante et le processus se poursuit jusqu'à ce qu'une collision réelle soit échantillonnée [1]. La méthode du « delta tracking » permet d’éviter les calculs des intersections de frontière. La probabilité d'avoir une collision réelle est le rapport entre la section efficace totale au site potentiel et la section efficace majorante. L'inconvénient du delta tracking est que la section efficace majorante peut être beaucoup plus grande que la section efficace totale, induisant ainsi de nombreuses collisions virtuelles, diminuant l'efficacité de l’algorithme [2].

Le stage comprendra deux parties. Tout d'abord, le stagiaire étudiera la possibilité d'utiliser une méthode hybride de ray tracing / delta tracking. Cette méthode déterminerait la section efficace majorante en prenant la plus grande section efficace le long de la direction de vol de la particule. Lemaire et al. ont montré [4] que cette méthode devrait entraîner moins de collisions virtuelles, améliorant l’efficacité de l’algorithme. La détermination

de la section majorante de cette manière nécessite le calcul de toutes les croisements de surfaces le long d'une trajectoire, ce qui engendre un coût computationnel élevé. Toutefois, le calcul des croisements facilite l'utilisation d'un estimateur de type « corde » (track length), qui est plus efficace que l'estimateur de collision traditionnellement utilisé avec le delta tracking. Le but du stage sera d'étudier les avantages et les inconvénients d'une telle méthode hybride, ainsi que l'efficacité qui en résulte lorsqu'elle est mise en oeuvre dans un code de transport Monte Carlo.

La deuxième partie de ce stage (si le temps le permet) sera d'étudier les stratégies de « régionalisation » optimales pour améliorer l'efficacité du delta tracking. Guo et Chen ont montré que la division d'une géométrie en plusieurs régions, chacune avec sa propre section majorante, améliore l'efficacité du delta tracking [3]. Ceci réduit les effets d'un absorbeur fort localisé en augmentant seulement la section efficace majorante dans la région où se trouve ce matériau. La stratégie optimale de partition n'a pas encore été explorée. Deux options que l'on pourrait envisager sont la voxélisation et les arbres k-d, où la géométrie est partitionnée récursivement. Ces possibilités seront étudiées pour mieux comprendre leurs effets sur l'efficacité, ainsi que sur la consommation de mémoire.

Moyens / Méthodes / Logiciels

C++/Python

Profil du candidat

Master 2 ou 3ème année école d'ingénieur, physique, ou mathématiques. Une compréhension des méthodes de calcul scientifique de base est recommandée. Connaissance de C ++ et Python requise.

Localisation du poste

Site

Saclay

Localisation du poste

France, Ile-de-France, Essonne (91)

Ville

Saclay

Critères candidat

Diplôme préparé

Bac+5 - Diplôme École d'ingénieurs

Possibilité de poursuite en thèse

Oui

Demandeur

Disponibilité du poste

01/04/2021