Modelo computacional paralelo baseado em GPU para cálculo em tempo real da dispersão atmosférica de radionuclídeos nas vizinhanças de uma central nuclear

• Autor(a) principal: Santos, Marcelo Carvalho dos
• Data de Publicação: 2018
• Outros Autores: Instituto de Engenharia Nuclear
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional do IEN
• Texto Completo: http://carpedien.ien.gov.br:8080/handle/ien/2466
• topic: Dispersão atmosférica de radionuclídeos; GPU; Computação paralela

Uma estimativa rápida e precisa da dispersão atmosférica de radionuclídeos (DAR) é de fundamental importância para o apoio a decisão em casos de acidentes com liberação de materiais radioativos em uma central nuclear. Com o objetivo de aperfeiçoar o sistema de dispersão atmosférica de radionuclídeos (SDAR) da Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto (CNAAA), foi proposto um refinamento nos cálculos dos modelos físicos envolvidos. No entanto, o refinamento desejado impõe um grande aumento no custo computacional, fazendo com que os computadores atuais necessitem de um tempo proibitivo para processar os cálculos, impossibilitando a execução do sistema em tempo real. Sendo assim, a fim de acelerar a execução deste sistema e permitir o seu uso efetivo na previsão de DAR em tempo real, é proposta uma abordagem utilizando computação paralela baseada em unidades de processamento gráfico (GPU). Essencialmente, o SDAR usado na CNAAA consiste em quatro módulos (programas) principais: Termo Fonte, Campo de Vento, Dispersão de Pluma e Dose, e Projeção. Este trabalho centra-se no desenvolvimento de uma versão paralela baseada em GPU do módulo Dispersão de Pluma e Dose, com foco no cálculo da dispersão. O módulo Dispersão de Pluma usa um modelo tridimensional de bufadas com trajetória lagrangeana e difusão gaussiana para realizar os cálculos do transporte e difusão de radionuclídeos na atmosfera. Devido às restrições do programa original, uma versão sequencial atualizada foi desenvolvida e utilizada como base para a implementação de um novo algoritmo paralelo baseado em GPU. O programa paralelo foi projetado usando a linguagem de programação C e o Compute Unified Device Architecture (CUDA), em conjunto com técnicas de programação paralela. Como resultado, o tempo de execução de uma simulação do modelo do transporte e difusão de radionuclídeos refinado diminuiu de 2498,59 s (executado em uma CPU Intel-Core I5 7500) para 67,91 s (rodando em uma GPU GTX-1070). Aqui, as questões mais importantes da implementação paralela, bem como os resultados comparativos são apresentados e discutidos.