Nachhaltige Entwicklung von Simulationssoftware für die Modellierung von Reaktorkühlkreisläufen

Motivation

Auf Grund der wachsenden Bedeutung von Computational Fluid Dynamics (CFD) für die Reaktorsicherheitsforschung gibt es schon seit vielen Jahren Aktivitäten mit dem Ziel einer entsprechenden Qualifizierung der verfügbaren CFD-Methoden. Das umfasst sowohl die Modellentwicklung als auch die Validierung anhand detaillierter experimenteller Daten, welche in umfangreichen Vorhaben generiert wurden. Entwicklungsbedarf gab und gibt es dabei u. a. für Mehrphasenströmungen, hier insbesondere für Störfallszenarien im Primärkreislauf. Um die in den verschiedenen vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz geförderten Vorhaben durchgeführten Modellentwicklungen und –validierungen langfristig nutzen zu können, werden diese in der Software der OpenFOAM Foundation, welcher damit als Referenzcode für entsprechende Anwendungen qualifiziert wird. Das hier vorgestellte Projekt verfolgt das Ziel, Software und Simulationsmodelle von Partnerinstitutionen in einem gemeinsamen Repositorium zusammenzuführen und nachhaltig zu pflegen.

Projektbeschreibung


Die Software der OpenFOAM Foundation hat als freie, quelloffene Software den großen Vorteil, dass Nutzer den Code nach ihren Bedürfnissen anpassen und erweitern können. Umfangreicheren Anpassungen und Erweiterungen gehen jedoch mit einem erheblichen Aufwand einher um die langfristige Kompatibilität mit der Hauptentwicklungslinie zu gewährleisten. Sonst können Simulations-Setups im Laufe der Zeit inkompatibel werden. Wenn eine Entwicklung aus verschiedenen Gründen nicht in das offizielle Release integriert werden kann, liegt die Aufgabe der Wartung bei den Autoren. Wird die Wartung nicht vorgenommen, gehen die Entwicklungen verloren.

Diese Situation ist problematisch wenn es um die kontinuierliche Validierung für die Anwendung in der kerntechnischen Sicherheitsforschung geht. Das vorliegende Projekt zielt darauf ab, die Wartung durch die Einführung einer modernen IT-Entwicklungsumgebung zu unterstützen. Darin können Institute und Unternehmen, die mit der Software der OpenFOAM Foundation arbeiten, entwickelte Simulationssoftware und -setups auf nachhaltige Weise integrieren und austauschen. Zu diesem Zweck werden den Projektpartnern zwei GitLab-Repositorien zur Verfügung gestellt, die Software und Setups enthalten. Das Software-Repository enthält die Codeerweiterungen und stellt ein Addon zur Software der OpenFOAM Foundation dar. Das Addon wird regelmäßig aktualisiert um mit den neuesten Entwicklungen Schritt zu halten. Darüber hinaus enthält das Addon auch Test- und Beispielsetups sowie eine Dokumentation des Quellcodes. Validierungsfälle werden im Setup-Repository aufbewahrt und ebenfalls kompatibel gehalten. Der Prozess des Einbindens von neuem Code und Setups in die Repositories bzw. der Aktualisierung bestehender Entwicklungen wird durch CI/CD-Pipelines unterstützt, welche automatisierte Style- und Build-Checks und den Vergleich von Simulationsergebnissen mit hinterlegten Referenzlösungen ermöglichen. Projektpartner haben die Möglichkeit über einen Chat-Service zu kommunizieren und bei Bedarf Beratung und Schulungen zur Entwicklung und Nutzung der Software der OpenFOAM Foundation zu erhalten.

Förderung

Die Arbeiten werden im Rahmen eines aktuellen Forschungsprojekts durchgeführt, das vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz unter der Projektnummer 1501658 gefördert wird.

Partner

• Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf
• Framatome
• Universität Rostock
• Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH
• Ruhr-Universität Bochum
• Hochschule Zittau/Görlitz