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PCTran/AP1000核電站仿真軟件的改進(jìn)論文
摘要： 本文介紹了PCTran/AP1000核電站仿真軟件由單機版向分布式培訓(xùn)系統(tǒng)的改進(jìn)，通過WinSock控件實現(xiàn)了基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通訊功能。該系統(tǒng)可以滿足核類專業(yè)實驗教學(xué)的要求，對于提高核電站操作人員的認(rèn)知水平起到積極的作用。
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.
關(guān)鍵詞： PCTran；AP1000；分布式培訓(xùn)系統(tǒng)
Key words： PCTran; AP1000; distributed training system
1 PCTran/AP1000 簡介
PCTran/AP1000是美國Micro-Simulation Technology(MST)公司于1985年開發(fā)出的可適用于AP1000電站的模擬仿真與嚴(yán)重事故分析的小型軟件。它是一種可通過個人計算機上對反應(yīng)堆瞬態(tài)和事故進(jìn)行控制的模擬軟件。PCTran早期主要采用FORTRAN語言進(jìn)行編譯，后來由于微軟公司的Windows視窗平臺的普及，因此改寫成視窗的版本。其早期僅有幾個簡單的分析模塊，操作界面也僅為簡單輸出。后來陸續(xù)增加了許多分析模塊，操作界面也由早期簡單的DOS界面發(fā)展到現(xiàn)在的Windows的圖形用戶界面(GUI)。誕生至今，MST公司開發(fā)出多版適用于不同堆型的PCTran軟件。但由于我國現(xiàn)役及籌建的核電站中大都采用成熟的倒U型蒸發(fā)器壓水堆堆型，所以這里主要介紹和探討PCTran/AP1000軟件對核電站可能發(fā)生的意外事故的模擬和分析，從而得到對事故更為快速合理的預(yù)測，也可作為評估核電站事故分析的參考，為我國吸收和掌握外國先進(jìn)壓水堆技術(shù)提供一定依據(jù)。
2 PCTran/AP1000軟件的缺點與不足
�、贌o法模擬蒸發(fā)器給水管道破裂事故，無法正確反映蒸發(fā)器在受到大沖量時的動態(tài)響應(yīng)，無法在運行過程中進(jìn)行參數(shù)實時調(diào)節(jié)等；②系統(tǒng)可擴展性是軟件設(shè)計的另一個重要指標(biāo)。一個好的軟件系統(tǒng)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計初所預(yù)訂的功能，還需要為其余功能的實現(xiàn)預(yù)留一定的可擴展余地。由于PCTran對數(shù)據(jù)和模塊采用內(nèi)部封裝，使得無法從外部直接對數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問，因此PCTran的可擴展性并不出色。同時，由于PCTran未采用模塊化設(shè)計，也為系統(tǒng)的功能完善和擴展帶來了困難；③目前的PCTran軟件只能在單機上運行，所有初始工況參數(shù)以及故障模擬的參數(shù)都由用戶自行設(shè)置，不利于培訓(xùn)用戶自行判斷故障原因并采取對策的能力。
對以上不足的改進(jìn)：由于①、②點是PCTran/AP1000軟件固有的缺點，我們無法改變其內(nèi)部參數(shù)，在此只針對第三點做出改進(jìn)方案，即PCTran/AP1000分布式培訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計。
該軟件主要功能是：可由教練員（培訓(xùn)老師）在服務(wù)器端選擇故障類型或初始運行參數(shù)并發(fā)送給客戶機端，當(dāng)客戶機端程序收到來自后臺的數(shù)據(jù)后，啟動PCTran/AP1000仿真核電站軟件，各項運行工況的瞬態(tài)數(shù)據(jù)將相應(yīng)發(fā)生變化，客戶機端的學(xué)員（受培訓(xùn)人員）在預(yù)先不知道故障類型的情況下，要根據(jù)運行瞬態(tài)數(shù)據(jù)的變化和各種變化趨勢圖進(jìn)行故障分析和判斷故障類型，以及采取重置相應(yīng)的運行參數(shù)以達(dá)到排除故障的目的。
教練員可監(jiān)看學(xué)員的操作，并給予指導(dǎo)和評價。 在局域網(wǎng)環(huán)境中，1臺服務(wù)器應(yīng)至少可帶50臺客戶機，以滿足培訓(xùn)的需要。
3 系統(tǒng)功能設(shè)計描述
該軟件主要功能是：先由教練員（培訓(xùn)老師）打開服務(wù)器端監(jiān)控程序，學(xué)員在客戶機端登錄系統(tǒng)，教練員可在服務(wù)器端看到已登錄的學(xué)員信息（姓名、學(xué)員編號和IP地址）。教練員在服務(wù)器端選擇故障類型或初始運行參數(shù)并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給學(xué)員所在客戶機端，當(dāng)客戶機端程序收到來自服務(wù)器的數(shù)據(jù)后，啟動本地的PCTran/AP1000仿真核電站軟件，PCTran按照教練員指定的初始條件和故障類型運行，界面上各項運行的瞬態(tài)數(shù)據(jù)將相應(yīng)發(fā)生變化，學(xué)員要根據(jù)運行瞬態(tài)數(shù)據(jù)的變化和各種變化趨勢圖進(jìn)行故障分析和判斷故障類型，以及采取重置相應(yīng)的運行參數(shù)以達(dá)到排除故障的目的。
3.1 服務(wù)器端模塊設(shè)計
服務(wù)器端模塊的主要功能是：①參數(shù)設(shè)置。可由用戶設(shè)置端口號以便與客戶機端進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊，可設(shè)置數(shù)據(jù)庫文件的路徑，以便從數(shù)據(jù)庫中存取PCTran運行初始條件數(shù)據(jù)和故障類型等參數(shù)。②運行初始條件設(shè)置。PCTran的運行初始條件是定義模擬穩(wěn)定條件的數(shù)據(jù)的一種設(shè)置。除了軟件提供給用戶的前五個初始條件使用時不能改變的以外，其它的初始條件可由用戶自行設(shè)置。本功能可由教練員設(shè)置并保存初始條件數(shù)據(jù)。③學(xué)員登錄信息查看。服務(wù)器端程序開始運行后，不斷監(jiān)聽來自客戶機端發(fā)來的信息，如果是登錄信息，則把學(xué)員姓名、學(xué)員編號、客戶機IP地址顯示在服務(wù)器端程序的列表中，如果客戶端退出系統(tǒng)，則自動將對應(yīng)的學(xué)員信息從列表中刪除。④故障類型與初始條件選擇與發(fā)送。服務(wù)器端程序運行后會自動從數(shù)據(jù)庫中讀取故障類型（20種）和已有的初始條件數(shù)據(jù)并分別顯示在下拉列表框和表格中，以供教練員選擇。當(dāng)教練員選好了一種故障類型和一種初始條件后，可以點擊“啟動程序”將數(shù)據(jù)發(fā)送給選定的學(xué)員客戶機。
3.2 客戶機端模塊設(shè)計
客戶機端模塊的主要功能是：①參數(shù)設(shè)置�？捎捎脩粼O(shè)置服務(wù)器IP地址、端口號以便與客戶機端進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊，可設(shè)置數(shù)據(jù)庫文件的路徑，以便預(yù)先設(shè)置PCTran的數(shù)據(jù)庫中初始條件數(shù)據(jù)和故障類型等參數(shù)。②登錄服務(wù)器。學(xué)員在登錄界面中輸入自己的姓名、學(xué)員編號后點擊“登錄”鍵，可將姓名、學(xué)員編號及客戶機IP地址數(shù)據(jù)一起發(fā)送給服務(wù)器。③故障類型與初始條件接收并運行PCTran。當(dāng)收到服務(wù)器端傳來的運行參數(shù)信息后（包括故障類型、初始條件），提示學(xué)員是否開始運行本機上的PCTran程序，學(xué)員確認(rèn)后系統(tǒng)先自動設(shè)置本機PCTran的數(shù)據(jù)庫中初始條件數(shù)據(jù)和故障類型等參數(shù)，然后自動啟動PCTran模擬核電站運行。
4 結(jié)論
核電站模擬仿真與嚴(yán)重事故分析是核電研究的重要方向之一，基于普通電腦的核電站模擬仿真軟件的開發(fā)受到全世界廣泛的關(guān)注。本文以PCTran為模型，對可用于PC的AP1000核電站模擬仿真軟件進(jìn)行了分析和研究，并針對PCTran的不足設(shè)計開發(fā)了一套分布式培訓(xùn)系統(tǒng)并對該系統(tǒng)進(jìn)行了局域網(wǎng)環(huán)境下的調(diào)試。
由于時間有限，本培訓(xùn)系統(tǒng)還有一些不夠完善的地方，以后還可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及再增加一些相關(guān)功能，如：學(xué)員培訓(xùn)數(shù)據(jù)的記錄等（記錄各學(xué)員培訓(xùn)的時間、故障類型與初始條件、學(xué)員得分情況）。
參考文獻(xiàn)：
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