In this work, the conceptual design supporting tools for nuclear power plants have been developed. One is made for system synthesis and reliability analysis, and the others are made for numerical simulation.
The system synthesis program combined with the reliability analysis program accomplishes the system synthesis. This new design strategy can reduce mistakes, effort and time. This design tool based on Prolog language is applied to the AFWS. A logic based fault tree analysis program (LOFT), was also developed using Prolog language. As LOFT performs symbolic computation during the fault tree analysis, its linking with knowledge-base systems is very easy and the partial usage of the program is possible. The importance measure of components obtained from the system reliability analysis and the complexity measure of system give very important information to the system designer.
A Object-Oriented Simulation tool (OSIM) and a interactive dynamic simulation tool (InterSim) were developed for numerical analysis of the designed system. OSIM is written in C language and uses FORSIM package as a driving routine which was developed in AECL for continuous simulation. This system makes it possible to perform quick and inexpensive simulation. A system, which has redesigned components or newly made components, is easily simulated only developing MACROs of the new components. It is applied to the secondary loop simulation of a nuclear power plant. The simulation tool, InterSim, written in Prolog language is very convenient. It automatically discretizes the given equations and constructs a symbolic matrix of the discretized equations. The InterSim uses FORTRAN libraries for inversion of a matrix. A demonstration is accomplished for the two-temperature-region reactor control. Although the current developed system can treat only first-order ordinary differential equations, it can be extended to treat partial differential equations.
이 논문에서 원자력 발전소의 개념설계에 도움을 줄 수 있는 몇 개의 도구들을 개발하였다. 그 하나는 시스템 합성과 신뢰도 분석을 위한 것이고 다른 것들은 수치 분석을 통한 모의 도구들이다.
시스템 합성을 위한 프로그램은 신뢰도 분석용 프로그램과 함께 기존의 설계 방법을 개선하고자 하는 것이다. 즉 먼저 시스템의 설계를 전문가의 의견이나 기존 발전소의 설계를 참조하여 하고, 나중에 다시 이 설계된 시스템을 신뢰도 분석등의 방법으로 평가하던 것을 한개의 종합적인 도구를 사용하여 일괄적으로 수행하자는 것이다. 이렇게 하여 그 동안 설계 과정에서 발생했던 오류나 과도하게 소요되던 시간과 노력을 줄이자는 것이다. 이를 위하여 이 논문에서는 원자력 발전소의 보조 급수 계통을 대상으로 프로로그 (Prolog)라는 전산 언어를 사용하여 예를 보였다. 그리고 신뢰도 분석을 위하여 논리적인 고장 수목 분석용 프로그램(LOFT)도 역시 같은 언어를 사용하여 개발하였다. 이 프로그램은 기존의 포트란으로 짜여진 것과 달리 내부적으로도 실제 입력된 심볼을 사용하여 계산하고 각 단계별 계산의 진행이 뚜렷하게 구분되어 있기 때문에 지식 기반 프로그램과의 연결이 쉽고, 필요에 따라 부분적인 이용도 가능하다. 그리고 이 시스템 합성을 위한 프로그램은 합성된 시스템의 약점을 신뢰도 공학적인 측면에서 중요도를 계산하여 알려주고, 합성된 시스템의 복잡성을 판단 할 수 있는 근거 자료를 설계자에게 제공하여 준다. 이 논문에서는 시스템 복잡성 계산을 근사적인 방법을 쓰지 않고 정확하게 구할 수 있는 수식도 유도하였다.
원자력 발전소의 수치적 모의를 위해서는 객체 지향형 모의 도구(OSIM)와 대화식 모의 도구(InterSim)을 개발하였다. OSIM은 C 언어로 프로그램된 것으로 FORSIM이라는 패캐지와 함께 작동하며, 모의 하고자 하는 시스템을 각 부분 별로 MACRO라는 하나의 모듈로 작성하고 이를 다시 사용자 프로그램으로 연결하여 전체 시스템을 만들어 모의하는 도구이다. 이렇게 하여 작성된 MACRO는 재사용 될 수 있고, 새로 설계된 부품이 있는 시스템의 경우에는 해당 부품에 대한 MACRO만 새로 작성하여 모의 할 수 있기 때문에 편리하고 경제적인 모의를 가능케 해준다. 이 OSIM은 비교적 큰 시스템의 모의에 적당하며, 이 논문에서는 원자력 발전소 2차 계통에 대하여 예를 보였다. InterSim은 프로로그 언어로 작성된 것으로 비교적 작은 시스템의 모의를 좀더 편리하게 할 수 있도록 하기 위한 것이다. 즉 몇 개의 미분 방정식으로 모의가 가능한 작은 시스템은 MACRO를 작성하는 것도 번거롭기 때문에, 단지 그 지배 방정식만 주어지면 자동적으로 차분화하고 행렬 형태로 만들어 주고 이를 계산하여 줌으로써 빠르고 간단하게 모의 할 수 있도록 한 것이다. 단 여기서 프로로그 언어의 수치 연산 속도가 매우 느리기 때문에 수치 연산은 포트란 언어를 연결하여 사용하였다.
