Implémentation d'algorithmes parallèles sur gpu pour les simulations du combustible nucléaire s[...]

Description du sujet de thèse

Domaine
Sciences pour l'ingénieur

Sujets de thèse
Implémentation d'algorithmes parallèles sur GPU pour les simulations du combustible nucléaire sur supercalculateurs exaflopiques

Contrat
Thèse

Description de l'offre
Dans un contexte où le calcul haute performance (HPC) est en perpétuelle évolution, le design des nouveaux supercalculateurs tend à intégrer toujours plus d'accélérateurs ou de cartes graphiques (GPUs), qui fournissent l'essentiel de la puissance de calcul de la plupart des supercalculateurs actuels. En raison de leurs différences architecturales par rapport aux unités centrales de calcul (CPUs) et des environnements logiciels en constante évolution, les GPUs posent de profonds défis de programmation. Une utilisation efficace de leur puissance de calcul demande une refonte des algorithmes et logiciels de simulation existants pour atteindre un parallélisme massif.

Le CEA a développé la plateforme de calcul PLEIADES dédiée à la simulation du comportement des combustibles, depuis la fabrication jusqu'au comportement en réacteur, puis lors du stockage. Elle inclut une parallélisation en mémoire distribuée MPI permettant une parallélisation sur plusieurs centaines de cœurs. Cette plateforme répond aux exigences des partenaires du CEA que sont EDF et Framatome, mais il est nécessaire de l'adapter pour les nouvelles infrastructures de calcul. Proposer une solution flexible, portable et performante pour les simulations sur des supercalculateurs équipés de GPUs est d'un intérêt majeur afin de capturer des physiques toujours plus complexes sur des simulations comportant des domaines de calcul toujours plus grands.

Dans ce cadre, la thèse visera d'élaborer puis évaluer différentes stratégies de portage de noyaux de calculs sur GPU ainsi que l'utilisation de méthodes de répartition dynamique de la charge adaptés aux supercalculateurs GPUs actuels et futurs. Le candidat s'appuiera sur des outils développés au CEA comme les solveurs thermo-mécaniques MFEM-MGIS ou MANTA. Les solutions logicielles et algorithmes parallèles proposés avec cette thèse permettront à terme la réalisation de grands calculs de modélisation multi-physique en 3D du comportement des crayons combustibles sur des supercalculateurs comportant des milliers de cœurs de calcul et des GPUs.

Le candidat travaillera au sein du Laboratoire de développement des Outils de Calcul Scientifique (OCS) combustibles PLEIADES (LDOP) au département d'études des combustibles (DEC - Institut IRESNE, CEA Cadarache). Il sera amené à évoluer dans une équipe pluridisciplinaire composée de mathématiciens, physiciens, mécaniciens et informaticiens. A terme, les contributions de la thèse visent à enrichir la plate-forme numérique pour la simulation de combustibles nucléaires PLEIADES.

Université / école doctorale
Mathématiques et Informatique de Marseille (MIM)
Aix-Marseille Université

Localisation du sujet de thèse
Site
Cadarache

Critères candidat
Formation recommandée
HPC, Mathématiques appliquées

Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2025

Personne à contacter par le candidat
Cuteri Francesca francesca.cuteri@cea.fr
CEA
DES/DEC//LDOP
CEA Cadarache
13108 St Paul lez Durance
Bouches du Rhône
France
0442257407

Tuteur / Responsable de thèse
LATU Guillaume guillaume.latu@cea.fr
CEA
DES/DEC/SESC/LSC
CEA Cadarache, Bat. 151, 13108 St-Paul-les-Durance Cedex
04 42 25 63 57

En savoir plus
https://www.cea.fr/energies/iresne/Pages/Nos%20plateformes%20de%20recherche/Comportement%20des%20combustibles.aspx #J-18808-Ljbffr