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

CEA; Saint-Paul-lès-Durance; Sur place; EUR 40 000 - 60 000; Plein temps

Résumé du poste

Une organisation de recherche scientifique recherche un candidat pour une thèse sur l'implémentation d'algorithmes parallèles sur GPU pour les simulations du combustible nucléaire. Le candidat travaillera sur des solutions innovantes pour optimiser le calcul haute performance. Un bon niveau en mathématiques appliquées et une expérience en HPC sont requis. La recherche est intégrée au sein d'une équipe pluridisciplinaire à Cadarache.

Qualifications

• Expérience en calcul haute performance (HPC).
• Connaissances en mathématiques appliquées.

Responsabilités

• Implémenter des algorithmes parallèles sur GPU.
• Développer des solutions pour simulations sur supercalculateurs.

Description du poste

Overview

Description du sujet de thèse et contexte général de l’offre.

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 [1,2] ou MANTA [3]. 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.

Références : [1] MFEM-MGIS - https://thelfer.github.io/mfem-mgis/; [2] Th. Helfer, G. Latu. "MFEM-MGIS-MFRONT, a HPC mini-application targeting nonlinear thermo-mechanical simulations of nuclear fuels at mesoscale". IAEA Technical Meeting on the Development and Application of Open-Source Modelling and Simulation Tools for Nuclear Reactors, June 2022, https://conferences.iaea.org/event/247/contributions/20551/attachments/10969/16119/Abstract_Latu.docx, https://conferences.iaea.org/event/247/contributions/20551/attachments/10969/19938/Latu_G_ONCORE.pdf; [3] O. Jamond et al. "MANTA : un code HPC généraliste pour la simulation de problèmes complexes en mécanique", https://hal.science/hal-03688160

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 [e-mail]
CEA
DES/DEC//LDOP
CEA Cadarache
13108 St Paul lez Durance
Bouches du Rhône
France
0442257407

Tuteur / Responsable de thèse

LATU Guillaume [e-mail]
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