Etude des Possibilités d'Optimisations et d'Accélérations Hardwares dans le Code Narmer-1 H/F CEA

Le SERMA développe des outils de calcul pour la radioprotection, notamment le code de référence Monte-Carlo TRIPOLI-4® [1] et le code simplifié NARMER-1 [2]. Ce dernier, successeur du code MERCURE-6, permet un calcul de l'atténuation des photons gamma en ligne droite dans des géométries à trois dimensions pour notamment calculer des débits d'équivalent de dose, en tenant compte du flux provenant de la diffusion par l'intermédiaire de facteurs d'accumulation, appelés « buildup » en anglais. Un second mode de mise en oeuvre du code propose d'évaluer la contribution du courant réfléchi des photons par une paroi, en exploitant une bibliothèque pré-calculée d'albédos doublement différentiels en angle et en énergie.
L'objectif du stage est dans un premier temps de dresser un panorama des matériels actuels (architectures CPU, GPU, etc.), des outils (compilateurs, etc.), des librairies (OptiX, Kokkos, etc.), des langages associés (C++, CUDA, etc.), des méthodes (BVH, etc.) et algorithmes envisageables en général et dans le cas NARMER-1 en particulier (transport simplifié de photons gamma), ainsi que les tendances d'évolution. Après analyse et discussion, il s'agira de choisir certaines voies parmi les plus adéquates, prometteuses, et réalistes en fonction également des équipements disponibles, afin d'illustrer leurs mises en oeuvre classiques et de démontrer au passage une maîtrise suffisante. Ces mises en oeuvre pourront commencer sur des maquettes autonomes, et ensuite, de façon réaliste se placer en concurrence de sous-parties de l'algorithme actuel de calcul de NARMER-1.
Le stage permettra de mettre en oeuvre les connaissances du transport de photons gamma dans la matière et les savoir-faire en terme d'exploitation des optimisations disponibles et des matériels hardwares actuels. Il sera l'occasion de prendre en main et d'exploiter le code NARMER-1 utilisé dans l'industrie, notamment à EDF. Le stage permettra également de mobiliser et développer des compétences d'analyse et de méthodologie, dans la conduite d'un travail qui reposera sur un socle scientifique et technique parfaitement maîtrisé et qui ciblera un fort besoin industriel.
[1] E. Brun, F. Damian, C.M. Diop, E. Dumonteil, F.X. Hugot, C. Jouanne, Y.K. Lee, F. Malvagi, A. Mazzolo, O. Petit, J.C. Trama, T. Visonneau, A. Zoia, Tripoli-4®, CEA, EDF and AREVA reference Monte Carlo code, Annals of Nuclear Energy 82, 151-160 (2015).
[2] T. Visonneau, L. Pangault, F. Malouch, F. Malvagi and F. Dolci, NARMER-1: a photon point-kernel code with build-up factors, EPJ Web of Conferences 153, 06028 (2017).