浅谈PCTran/AP1000核电站仿真软件的改进

摘要： 本文介绍了PCTran/AP1000核电站仿真软件由单机版向分布式培训系统的改进，通过WinSock控件实现了基于TCP/IP协议的网络通讯功能。该系统可以满足核类专业实验教学的要求，对于提高核电站操作人员的认知水平起到积极的作用。

Abstract： This paper introduces a improvement of the PCTran/AP1000 simulation software, making it from a stand-alone version to a distributed training system one. Through the WinSock control, it can realize the network communication function based on TCP / IP protocol. The system can meet the experimental education requirements of the nuclear science major and help the operators of nuclear power plants to improve their cognitive level positively.

关键词： PCTran；AP1000；分布式培训系统

Key words： PCTran; AP1000; distributed training system

    1  PCTran/AP1000 简介

    PCTran/AP1000是美国Micro-Simulation Technology(MST)公司于1985年开发出的可适用于AP1000电站的模拟仿真与严重事故分析的小型软件。它是一种可通过个人计算机上对反应堆瞬态和事故进行控制的模拟软件。PCTran早期主要采用FORTRAN语言进行编译，后来由于微软公司的Windows视窗平台的普及，因此改写成视窗的版本。其早期仅有几个简单的分析模块，操作界面也仅为简单输出。后来陆续增加了许多分析模块，操作界面也由早期简单的DOS界面发展到现在的Windows的图形用户界面(GUI)。诞生至今，MST公司开发出多版适用于不同堆型的PCTran软件。但由于我国现役及筹建的核电站中大都采用成熟的倒U型蒸发器压水堆堆型，所以这里主要介绍和探讨PCTran/AP1000软件对核电站可能发生的意外事故的模拟和分析，从而得到对事故更为快速合理的预测，也可作为评估核电站事故分析的参考，为我国吸收和掌握外国先进压水堆技术提供一定依据。

    2  PCTran/AP1000软件的缺点与不足

 ①无法模拟蒸发器给水管道破裂事故，无法正确反映蒸发器在受到大冲量时的动态响应，无法在运行过程中进行参数实时调节等；

②系统可扩展性是软件设计的另一个重要指标。一个好的软件系统，不仅能够实现设计初所预订的功能，还需要为其余功能的实现预留一定的可扩展余地。由于PCTran对数据和模块采用内部封装，使得无法从外部直接对数据进行访问，因此PCTran的可扩展性并不出色。同时，由于PCTran未采用模块化设计，也为系统的功能完善和扩展带来了困难；

③目前的PCTran软件只能在单机上运行，所有初始工况参数以及故障模拟的参数都由用户自行设置，不利于培训用户自行判断故障原因并采取对策的能力。

    对以上不足的改进：由于①、②点是PCTran/AP1000软件固有的缺点，我们无法改变其内部参数，在此只针对第三点做出改进方案，即PCTran/AP1000分布式培训系统的设计。 

    该软件主要功能是：可由教练员（培训老师）在服务器端选择故障类型或初始运行参数并发送给客户机端，当客户机端程序收到来自后台的数据后，启动PCTran/AP1000仿真核电站软件，各项运行工况的瞬态数据将相应发生变化，客户机端的学员（受培训人员）在预先不知道故障类型的情况下，要根据运行瞬态数据的变化和各种变化趋势图进行故障分析和判断故障类型，以及采取重置相应的运行参数以达到排除故障的目的。

    教练员可监看学员的操作，并给予指导和评价。  在局域网环境中，1台服务器应至少可带50台客户机，以满足培训的需要。

    3  系统功能设计描述

    该软件主要功能是：先由教练员（培训老师）打开服务器端监控程序，学员在客户机端登录系统，教练员可在服务器端看到已登录的学员信息（姓名、学员编号和IP地址）。教练员在服务器端选择故障类型或初始运行参数并通过网络发送给学员所在客户机端，当客户机端程序收到来自服务器的数据后，启动本地的PCTran/AP1000仿真核电站软件，PCTran按照教练员指定的初始条件和故障类型运行，界面上各项运行的瞬态数据将相应发生变化，学员要根据运行瞬态数据的变化和各种变化趋势图进行故障分析和判断故障类型，以及采取重置相应的运行参数以达到排除故障的目的。

  3.1 服务器端模块设计

    服务器端模块的主要功能是：

①参数设置。可由用户设置端口号以便与客户机端进行网络通讯，可设置数据库文件的路径，以便从数据库中存取PCTran运行初始条件数据和故障类型等参数。

②运行初始条件设置。PCTran的运行初始条件是定义模拟稳定条件的数据的一种设置。除了软件提供给用户的前五个初始条件使用时不能改变的以外，其它的初始条件可由用户自行设置。本功能可由教练员设置并保存初始条件数据。

③学员登录信息查看。服务器端程序开始运行后，不断监听来自客户机端发来的信息，如果是登录信息，则把学员姓名、学员编号、客户机IP地址显示在服务器端程序的列表中，如果客户端退出系统，则自动将对应的学员信息从列表中删除。

④故障类型与初始条件选择与发送。服务器端程序运行后会自动从数据库中读取故障类型（20种）和已有的初始条件数据并分别显示在下拉列表框和表格中，以供教练员选择。当教练员选好了一种故障类型和一种初始条件后，可以点击“启动程序”将数据发送给选定的学员客户机。

    3.2 客户机端模块设计

    客户机端模块的主要功能是：

①参数设置。可由用户设置服务器IP地址、端口号以便与客户机端进行网络通讯，可设置数据库文件的路径，以便预先设置PCTran的数据库中初始条件数据和故障类型等参数。

②登录服务器。学员在登录界面中输入自己的姓名、学员编号后点击“登录”键，可将姓名、学员编号及客户机IP地址数据一起发送给服务器。

③故障类型与初始条件接收并运行PCTran。当收到服务器端传来的运行参数信息后（包括故障类型、初始条件），提示学员是否开始运行本机上的PCTran程序，学员确认后系统先自动设置本机PCTran的数据库中初始条件数据和故障类型等参数，然后自动启动PCTran模拟核电站运行。

    4  结论

    核电站模拟仿真与严重事故分析是核电研究的重要方向之一，基于普通电脑的核电站模拟仿真软件的开发受到全世界广泛的关注。本文以PCTran为模型，对可用于PC的AP1000核电站模拟仿真软件进行了分析和研究，并针对PCTran的不足设计开发了一套分布式培训系统并对该系统进行了局域网环境下的调试。

    由于时间有限，本培训系统还有一些不够完善的地方，以后还可以进一步提高系统的稳定性以及再增加一些相关功能，如：学员培训数据的记录等（记录各学员培训的时间、故障类型与初始条件、学员得分情况）。

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