TWI389141B - 多樣性與深度防禦分析模擬裝置 - Google Patents

Description

多樣性與深度防禦分析模擬裝置

本發明係有關於一種多樣性與深度防禦分析模擬裝置，尤指一種可評估儀控系統數位化所遭遇之問題之模擬平台，特別係以探討運轉員與數位儀控系統介面互動過程失誤之可能性，可評估多樣性與深度防禦設計是否存在弱點以改善核能安全措施之途徑者。

核能法規中「單一失效準則(Single Failure Criterion)」要求任何保護系統中之單一失效不得導致系統層級之保護動作無法進行。因此在設計核能電廠時，常在關鍵點設置重複(Redundant)設備以符合上述單一失效準則；意即，當某一安全系統失效時，另一相同設備可立即取代，以防止單一設備失效危及系統之安全。

數位儀控系統需使用軟體驅動，軟體失效機制與類比式儀控系統失效機制不同。傳統之重複設施可減低硬體故障之衝擊，然而，數位儀控系統若發生軟體共模失效，則可能破壞重複系統之防禦功能。

因此，若系統中發生共模失效，重複設備可能因相同原因失效而失去重複設備之功能。由於數位儀控設備係由軟體所驅控，若安全相關設備發生軟體共模失效，可能使數位儀控設備失去功能而發生嚴重後果。對此，因應共模失效之對策為採用多樣性與深度防禦措施，例如在數位化之安全相關設施上，平行設計獨立之手動硬體控道(Hard-wired)，若數位設備因共模失效無法運作時，運轉員可藉由儀表顯示，進行專業判斷，決定是否手動執行經由硬體控道執行跳脫或啟動安全設備等動作。因此，運轉員在整個深度防禦中所扮演著看守最後一道防線之關鍵角色，若運轉員因認知問題而未能在關鍵時刻採取正確之動作，則可能將核能電廠帶入不安全之狀況。

綜上所述，隨著電子工業與資訊工業之突飛猛進，電腦化數位儀控系統之應用已為無可避免之趨勢，運轉中核能電廠儀控系統更新已逐步採用數位化儀控系統設備，其可提供更強大之整體運轉功能，以及具有親和力之人機介面，且運轉員也可藉著電腦系統獲取更多之資訊。然而，在核能工業之應用上，評估儀控系統數位化時所遭遇之軟體共模失效、運轉員與數位儀控系統介面互動過程失誤、以及軟體失效之複雜性等三點問題，將擊潰防禦階層，導致增加分析多樣性與深度防禦效能之困難度。其中尤以最重要之運轉員與數位儀控系統介面互動影響最大，因此，如何確認運轉員與數位儀控系統介面互動過程失誤之可能性乃為當務之急。故，一般習用者係無法符合使用者於實際使用時提供改善核能安全措施途徑之所需。

本發明之主要目的係在於，克服習知技藝所遭遇之上述問題並提供一種模擬平台評估儀控系統數位化所遭遇之問題，包括軟體共模失效、運轉員與數位儀控系統介面互動過程失誤、以及軟體失效之複雜性者。

本發明之次要目的係在於，尤以探討運轉員與數位儀控系統介面互動過程失誤之可能性，藉此找出因而衍生之新失效模式，並推演假想事件情節，發展鑑定系統弱點之方法，以評估多樣性與深度防禦設計是否存在弱點，俾供改善核能安全措施之途徑者。

為達以上之目的，本發明係一種多樣性與深度防禦分析模擬裝置，係適用於核能電廠數位式儀控系統，整體架構分為一安全控制模擬系統及一增強型電廠模擬系統，其中：該安全控制模擬系統其硬體架構係為一工業級電腦工作平台，內含一硬體輸出入模組(Hardware I/O Interface)構成一安全控制模擬機櫃，軟體架構係由使用者操作介面層(User Interface)、安全控制模擬系統核心層(Core Model of Safety Control System Simulator)、硬體輸出入資料處理層(Hardware I/O Data Processing Module)、作業系統層(Operation System)及PXI介面硬體輸出入實體層(Hardware I/O Interface)構成，而核心架構則由執行流程控制模組(Program Workflow Control Module)、外部介面處理模組(External Interface Handling Module)及安全系統控制模擬模組(Safety Control System Module)構成，用以提供操作人員對安全控制系統之手動操作與必要資訊顯示，並模擬安全控制系統行為，透過其硬體輸出入模組接收該增強型電廠模擬系統之相關參數進行判斷，依據安全系統之控制邏輯，反應相對應之設備控制方法，再透過該硬體輸出入模組將此控制信號送至該增強型電廠模擬系統進行相關設備之控制；該增強型電廠模擬系統其硬體架構係為一工業級電腦工作平台，內含一硬體輸出入模組構成一增強型電廠模擬機櫃，軟體架構係由使用者操作介面層、增強型電廠模擬系統模組/電廠模擬系統層(Enhanced Nuclear Power Plant Simulation Module/Nuclear Power Plant Simulator)、硬體輸出入資料處理層、作業系統層及硬體輸出入實體層構成，而核心架構則由系統處理模組(System Calculation Module)及爐心熱功率計算模組(Core Thermal Power Calculation Module)構成，用以透過其硬體輸出入模組接收該安全控制模擬系統之控制與回饋電廠之反應，並提供完整之多樣性與深度防禦分析，作為該增強型電廠模擬系統與該安全控制模擬系統之硬體輸出入模組之間溝通橋樑；以及藉此，透過背盤之連結，係可將該增強型電廠模擬系統之重要參數與該安全控制模擬系統之控制反應傳送於彼此兩子系統間。

請參閱『第1圖』所示，係本發明裝置之整體架構示意圖。如圖所示：本發明係一種多樣性與深度防禦分析模擬裝置，係適用於核能電廠數位式儀控系統，於其整體架構中係分為一安全控制模擬系統1及一增強型電廠模擬系統2。

該安全控制模擬系統1於使用者端係包含一使用者操作介面(User Interface)11，於控制端係包含一安全系統模擬控制程序(Safety Control System)12。其中該使用者操作介面11係用以提供操作人員對安全控制系統之手動操作與必要資訊顯示；該安全系統模擬控制程序12係用以模擬安全控制系統行為，透過其該安全控制模擬系統1之硬體輸出入模組(Hardware I/O Interface)13接收該增強型電廠模擬系統2之相關參數進行判斷，依據安全系統之控制邏輯，反應相對應之設備控制方法，再透過該硬體輸出入模組13將控制信號送至該增強型電廠模擬系統2進行相關設備之控制。

該增強型電廠模擬系統2係以原有之電廠模擬程序21為基礎，並依據所建立之安全模擬控制系統進行擴充，將原始簡化之電廠模擬程序21修改為與實際電廠完全相同之模擬程序。透過該增強型電廠模擬系統2之硬體輸出入模組22，接收該安全控制模擬系統1之控制與回饋電廠之反應，並提供完整之多樣性與深度防禦分析。

請參閱『第2圖』所示，係本發明裝置之硬體架構示意圖。如圖所示：本裝置之硬體架構係包含一安全控制模擬機櫃10及一增強型電廠模擬機櫃20；該安全控制模擬機櫃10係由一工業級電腦工作平台及其硬體輸出入模組13所構成。上述之安全控制模擬系統1主要安裝於工業級電腦工作平台，係使用直覺式圖形程式設計語言發展安全控制邏輯，於其中，該安全控制模擬系統1之硬體輸出入模組13係使用工業標準PXI介面連結之硬體裝置，如資料擷取卡、控制機箱或控制卡等。

該增強型電廠模擬機櫃20係由一工業級電腦工作平台及其硬體輸出入模組22所構成。上述增強型電廠模擬系統2主要安裝於工業級電腦工作平台，其硬體輸出入模組22係使用工業標準之硬體輸出入模組，並透過廣泛使用之網路通訊協定(TCP/IP)與電廠模擬程式21(如第1圖所示)作溝通。利用此硬體輸出入模組13、22提供一良好之硬體輸出入介面，可作為該增強型電廠模擬系統2與該安全控制模擬系統1之間之溝通橋樑。

藉此，透過本裝置在背盤以硬接線之方式，連結該安全控制模擬系統1之硬體輸出入模組13與該增強型電廠模擬系統2之硬體輸出入模組22，係可將該增強型電廠模擬系統2之重要參數與該安全控制模擬系統1之控制反應傳送於彼此兩子系統間。

請參閱『第3圖』所示，係本發明安全控制模擬系統之軟體架構示意圖。如圖所示：本裝置中之安全控制模擬系統，其軟體架構係由一使用者操作介面層111、一安全控制模擬系統核心層112、一硬體輸出入資料處理層113、一作業系統層114及一PXI介面硬體輸出入實體層115所構成。

該使用者操作介面層111係提供該安全控制模擬系統之手動控制，並透過其操作介面觀察該增強型電廠模擬系統之重要參數，以及於自動控制下，該安全控制模擬系統之控制邏輯狀態。

該安全控制模擬系統核心層112係為該安全控制模擬系統之核心程式，用以模擬安全系統之控制邏輯功能，透過底層之硬體輸出入資料處理層113之通訊獲得該增強型電廠模擬系統之重要參數，如水位訊號與壓力訊號等，再將此重要參數經過邏輯運算後，產生最後之控制結果，以提供至該增強型電廠模擬系統內各設備控制之用。

該硬體輸出入資料處理層113係用以將該PXI介面硬體輸出入實體層115所擷取之電氣資料，轉換為工程單位，並提供信號之正確性判斷與警示功能，以提供該安全控制模擬系統核心層112使用。

該作業系統層114係內含一硬體輸出入介面驅動程式1141，為提供該安全控制模擬系統核心層112執行之平台，用以透過該硬體輸出入介面驅動程式1141，將該硬體輸出入資料處理層113需求之資料即時讀取或寫入該PXI介面硬體輸出入實體層115中。

該PXI介面硬體輸出入實體層115係由符合工業界PXI標準之電源供應器與硬體輸出入模組所組成，其硬體輸出入模組包含可處理類比訊號與數位訊號，並透過光纖信號與該作業系統層114連結，實體配接線與該增強型電廠模擬系統連結。

請參閱『第4圖』所示，係本發明增強型電廠模擬系統之軟體架構示意圖。如圖所示：本裝置中之增強型電廠模擬系統，其軟體架構係由一使用者操作介面層211、一增強型電廠模擬系統模組/電廠模擬系統層212、一硬體輸出入資料處理層213、一作業系統層214及一硬體輸出入實體層215所構成。

該使用者操作介面層211係提供該增強型電廠模擬系統之手動控制，並透過其操作介面觀察該增強型電廠模擬系統之重要參數與該安全控制模擬系統之控制邏輯狀態。

該增強型電廠模擬系統模組/電廠模擬系統層212係為該增強型電廠模擬系統之核心程式，用以模擬安全系統之設備與核能電廠之反應，透過底層之硬體輸出入資料處理層213接受該安全控制模擬系統之控制指令，將該增強型電廠模擬系統之重要參數與設備反應傳送至該安全控制模擬系統以供控制使用；於其中，模擬安全系統之設備係包括有各種水泵、閥門、馬達及安全設施等，而核能電廠之反應則包括爐心反應、壓力、流量及溫度等之計算。

該硬體輸出入資料處理層213係用以將該硬體輸出入實體層215所擷取之電氣資料，轉換為工程單位，並提供信號之正確性判斷與警示功能，以提供該增強型電廠模擬系統模組/電廠模擬系統212使用。

該作業系統層214係內含一硬體輸出入介面驅動程式2141，為提供該增強型電廠模擬系統執行之平台，用以透過該硬體輸出入介面驅動程式2141，將該硬體輸出入資料處理層213需求之資料即時讀取或寫入該硬體輸出入實體層215中。

該硬體輸出入實體層215為符合工業標準之可程式化控制模組(PLC)，係由中央處理器模組、電源供應器模組及類比與數位信號輸出入模組所組成(圖中未示)，用以透過乙太網路與該作業系統層214連結，實體配接線與該安全控制模擬系統連結。

請參閱『第5圖』所示，係本發明安全控制模擬系統之核心架構示意圖。如圖所示：本裝置中之安全控制模擬系統3，其核心架構係由一執行流程控制模組31、一外部介面處理模組32及一安全系統控制模擬模組33所構成。

該執行流程控制模組31係用以在程式啟動後，從檔案系統中載入預設之基本設定，於初始化所有之參數後，控制整體之模擬流程，包含啟動模擬與停止模擬。並同時協調該外部介面處理模組32與該安全系統控制模擬模組33，作為資訊之溝通與流程控制者。

該外部介面處理模組32係包含一檔案系統處理模組(File System Processing Module)321、一人機介面處理模組(Man-Machine Interface Processing Module)322及一硬體輸出入介面資料存取處理模組(Hardware I/O Data Processing Module)323。其中該檔案系統處理模組321係處理與外部檔案系統之資料存取功能，用以提供載入預設之基本設定並初始化所有之參數使用；該人機介面處理模組322係用以接收與處理使用者從外部使用者操作介面所下達之設定與指令執行，並提供相關之電廠模擬重要參數於人機介面上；以及該硬體輸出入介面資料存取處理模組323係用以透過該硬體輸出入資料處理層113、213(如第3、4圖所示)，接收與設定來自該增強型電廠模擬系統外部硬體介面之類比與數位信號。

該安全系統控制模擬模組33為該安全控制模擬系統之核心程式，用以模擬安全系統之控制邏輯功能，包含基本之邏輯控制、四選二邏輯控制、線性控制(PID控制)及安全信號跳脫控制等。透過該硬體輸出入介面資料存取處理模組323接收該增強型電廠模擬系統之相關參數進行判斷，並依據本身之安全系統控制邏輯，反應相對應之設備控制方法，最後再以該硬體輸出入介面資料存取處理模組323將控制信號送至該增強型電廠模擬系統進行相關設備之控制者。

請參閱『第6圖』所示，係本發明增強型電廠模擬系統之核心架構示意圖。如圖所示：本裝置中之增強型電廠模擬系統4，其核心架構係由一系統處理模組41及一熱功率計算模組42所構成。

該系統處理模組41係包含一整體模擬流程控制模組(General Core Flow Control Module)411、一介面處理模組(Interface Processing Module)412及一資料庫處理模組(Database Processing Module)413，其中；該整體模擬流程控制模組411係分為兩部分，分別為啟動時基本計算及模擬系統執行後計算。於其第一部分，當系統在啟動後，係從資料庫裡載入電廠之基本參數，並由此參數資料提供系統進行第一次之基本計算，待計算完成後開啟程式之版本宣告及操作介面；以及第二部分係由使用者輸入指命或下狀況模擬，將控制權交予該電廠模擬計算模組42。

該介面處理模組412係包含一人機介面處理模組及一硬體輸出入介面資料存取處理模組。其中該人機介面處理模組係用以接收與處理使用者從外部使用者操作介面所下達之設定與指令執行，並將電廠模擬結果與重要參數顯示於人機介面上，而該硬體輸出入介面資料存取處理模組係用以將可程式化之控制模組所擷取到之類比與數位信號，轉換為工程單位，並提供信號之正確性判斷與警示功能，以提供該增強型電廠模擬系統使用。

該資料庫處理模組413係用以處理資料庫存取動作，包含一於電廠模擬前載入預設之基本設定資料庫、一於模擬執行中動態記錄所有電廠參數與劑量相關之資料庫、一繪圖專用資料庫以及一特殊案例模擬資料庫。

該電廠模擬計算模組42係包含一共用計算函數模組(Common Calculation Module)421、一模擬計算模組(Simulation Calculation Module)422及一報告記錄管理模組(Historical Records Management Module)423。在執行模擬時，程式係以0.5秒(sec)為一個計算週期執行其模擬，並於程式停止後，將控制權交給該報告記錄管理模組423，其中該共用計算函數模組421係包括該增強型電廠模擬系統內參數之宣告與相關理論模式函數集合者，如Moody Chart查表程式、尤拉方程、Decay Heat曲線及內差函數等。

該模擬計算模組422係包括該增強型電廠模擬系統內參數之初始化與電廠模擬程式開始模擬事故時之主函數。此外亦包含所有增強型電廠模擬系統程式之模擬流程，包括控制棒之控制、爐心之控制、噴灑系統、圍阻體、緊急爐心冷卻系統以及各種幫浦之運作等。

該報告記錄管理模組423係負責各種電廠參數之即時更新，用以將所計算出來之結果在每一次之時間點對人機介面作更新資料之動作，以提供使用者可以在人機介面上獲得即時的資料，並將此資訊透過該資料庫處理模組413記錄於實體之儲存媒體中。

藉此，由本發明建立之多樣性與深度防禦分析模擬裝置提供一個模擬平台，可評估儀控系統數位化所遭遇之問題，包括軟體共模失效、運轉員與數位儀控系統介面互動過程失誤、以及軟體失效之複雜性。可探討運轉員與數位儀控系統介面互動過程失誤之可能性，找出因而衍生之新失效模式，並推演假想事件情節，發展鑑定系統弱點之方法，以評估多樣性與深度防禦設計是否存在弱點，俾供改善核能安全措施之途徑。

綜上所述，本發明係一種多樣性與深度防禦分析模擬裝置，可有效改善習用之種種缺點，可提供一個模擬平台評估儀控系統數位化所遭遇之問題，尤以探討運轉員與數位儀控系統介面互動過程失誤之可能性，藉此找出因而衍生之新失效模式，並推演假想事件情節，發展鑑定系統弱點之方法，以評估多樣性與深度防禦設計是否存在弱點，俾供改善核能安全措施之途徑，進而使本發明之產生能更進步、更實用、更符合使用者之所須，確已符合發明專利申請之要件，爰依法提出專利申請。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1．．．安全控制模擬系統

10．．．安全控制模擬機櫃

11．．．使用者操作介面

111．．．使用者操作介面層

112．．．安全控制模擬系統核心層

113．．．硬體輸出入資料處理層

114．．．作業系統層

1141．．．硬體輸出入介面驅動程式

115．．．PXI介面硬體輸出入實體層

12．．．安全系統模擬控制程序

13．．．硬體輸出入模組

2．．．增強型電廠模擬系統

20．．．增強型電廠模擬機櫃

21．．．電廠模擬程序

211．．．使用者操作介面層

212．．．增強型電廠模擬系統模組/電廠模擬系統層

213．．．硬體輸出入資料處理層

214．．．作業系統層

2141．．．硬體輸出入介面驅動程式

215．．．硬體輸出入實體層

22．．．硬體輸出入模組

3．．．安全控制模擬系統

31．．．執行流程控制模組

32．．．外部介面處理模組

321．．．檔案系統處理模組

322．．．人機介面處理模組

323．．．硬體輸出入介面資料存取處理模組

33．．．安全系統控制模擬模組

4．．．增強型電廠模擬系統

41．．．系統處理模組

411．．．整體模擬流程控制模組

412．．．介面處理模組

413．．．資料庫處理模組

42．．．電廠模擬計算模組

421．．．共用計算函數模組

422．．．模擬計算模組

423．．．報告記錄管理模組

第1圖，係本發明裝置之整體架構示意圖。

第2圖，係本發明裝置之硬體架構示意圖。

第3圖，係本發明安全控制模擬系統之軟體架構示意圖。

第4圖，係本發明增強型電廠模擬系統之軟體架構示意圖。

第5圖，係本發明安全控制模擬系統之核心架構示意圖。

第6圖，係本發明增強型電廠模擬系統之核心架構示意圖。

1．．．安全控制模擬系統

11．．．使用者操作介面

12．．．安全系統模擬控制程序

13．．．硬體輸出入模組

2．．．增強型電廠模擬系統

21．．．電廠模擬程序

22．．．硬體輸出入模組

Claims (18)

1. 一種多樣性與深度防禦分析模擬裝置，係適用於核能電廠數位式儀控系統，整體架構分為一安全控制模擬系統(Safety Control System Simulator)及一增強型電廠模擬系統(Enhanced Nuclear Power Plant Simulator)，其中：該安全控制模擬系統其硬體架構係為一工業級電腦工作平台，內含一硬體輸出入模組(Hardware I/O Interface)構成一安全控制模擬機櫃，軟體架構係由使用者操作介面層(User Interface)、安全控制模擬系統核心層(Core Model of Safety Control System Simulator)、硬體輸出入資料處理層(Hardware I/O Data Processing Module)、作業系統層(Operating System)及PXI介面硬體輸出入實體層(Hardware I/O Interface)構成，而核心架構則由執行流程控制模組(Program Workflow Control Module)、外部介面處理模組(External Interface Handling Module)及安全系統控制模擬模組(Safety Control System Module)構成，用以提供操作人員對安全控制系統之手動操作與必要資訊顯示，並模擬安全控制系統行為，透過其硬體輸出入模組接收該增強型電廠模擬系統之相關參數進行判斷，依據安全系統之控制邏輯，反應相對應之設備控制方法，再透過該硬體輸出入模組將控制信號送至該增強型電廠模擬系統進行相關設備之控制；該增強型電廠模擬系統其硬體架構係為一工業級電腦工作平台，內含一硬體輸出入模組構成一增強型電廠模擬機櫃，軟體架構係由使用者操作介面層、增強型電廠模擬系統模組/電廠模擬系統層(Enhanced Nuclear Power Plant Simulation Module/Nuclear Power Plant Simulator)、硬體輸出入資料處理層、作業系統層及硬體輸出入實體層構成，而核心架構則由系統處理模組(System Calculation Module)及爐心熱功率計算模組(Core Thermal Power Calculation Module)構成，用以透過其硬體輸出入模組接收該安全控制模擬系統之控制與回饋電廠之反應，並提供完整之多樣性與深度防禦分析，作為該增強型電廠模擬系統與該安全控制模擬系統之硬體輸出入模組之間溝通橋樑；以及藉此，透過背盤之連結，係可將該增強型電廠模擬系統之重要參數與該安全控制模擬系統之控制反應傳送於上述安全控制模擬系統與增強型電廠模擬系統兩子系統間。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之多樣性與深度防禦分析模擬裝置，其中，該安全控制模擬系統之硬體輸出入模組係為PXI介面連結之硬體裝置，並可為資料擷取卡、控制機箱或控制卡。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之多樣性與深度防禦分析模擬裝置，其中，該增強型電廠模擬系統之硬體輸出入模組係為工業標準之硬體輸出入模組，並透過網路通訊協定(TCP/IP)與電廠模擬程式作溝通。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之多樣性與深度防禦分析模擬裝置，其中，本裝置之背盤係以硬接線方式連結該安全控制模擬系統之硬體輸出入模組與該增強型電廠模擬系統之硬體輸出入模組。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之多樣性與深度防禦分析模擬裝置，其中，該安全控制模擬系統於軟體架構中，各層級之主要功能為：該使用者操作介面層係提供該安全控制模擬系統之手動控制，並透過其操作介面觀察該增強型電廠模擬系統之重要參數，以及於自動控制下，該安全控制模擬系統之控制邏輯狀態；該安全控制模擬系統核心層係為該安全控制模擬系統之核心程式，用以模擬安全系統之控制邏輯功能，透過底層之硬體輸出入資料處理層之通訊獲得該增強型電廠模擬系統之重要參數，經邏輯運算後產生最後之控制結果，並提供至該增強型電廠模擬系統內各設備控制之用；該硬體輸出入資料處理層係用以將該PXI介面硬體輸出入實體層所擷取之電氣資料，轉換為工程單位，以提供信號之正確性判斷與警示功能，而供該安全控制模擬系統核心層使用；該作業系統層係為提供該安全控制模擬系統核心層執行之平台，用以將該硬體輸出入資料處理層需求之資料即時讀取或寫入該PXI介面硬體輸出入實體層中；該PXI介面硬體輸出入實體層係由符合工業界PXI標準之電源供應器與硬體輸出入模組所組成，用以處理包含類比訊號與數位訊號，並透過光纖信號與該作業系統層連結，實體配接線與該增強型電廠模擬系統連結。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之多樣性與深度防禦分析模擬裝置，其中，該作業系統層係內含一硬體輸出入介面驅動程式。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之多樣性與深度防禦分析模擬裝置，其中，該增強型電廠模擬系統於軟體架構中，各層級之主要功能為：該使用者操作介面層係提供該增強型電廠模擬系統之手動控制，並透過其操作介面觀察該增強型電廠模擬系統之重要參數與該安全控制模擬系統之控制邏輯狀態；該增強型電廠模擬系統模組/電廠模擬系統層係為該增強型電廠模擬系統之核心程式，用以模擬安全系統之設備與核能電廠之反應，透過底層之硬體輸出入資料處理層接受該安全控制模擬系統之控制指令，將該增強型電廠模擬系統之重要參數與設備反應傳送至該安全控制模擬系統以供控制使用；該硬體輸出入資料處理層係用以將該硬體輸出入實體層所擷取之電氣資料，轉換為工程單位，以提供信號之正確性判斷與警示功能，而供該增強型電廠模擬系統模組/電廠模擬系統使用；該作業系統層係為提供該增強型電廠模擬系統執行之平台，用以將該硬體輸出入資料處理層需求之資料即時讀取或寫入該硬體輸出入實體層中；該硬體輸出入實體層為符合工業標準之可程式化控制模組(PLC)，係由中央處理器模組、電源供應器模組及類比與數位信號輸出入模組所組成，用以透過乙太網路與該作業系統層連結，實體配接線與該安全控制模擬系統連結。
8. 依據申請專利範圍第7項所述之多樣性與深度防禦分析模擬裝置，其中，該作業系統層係內含一硬體輸出入介面驅動程式。
9. 依據申請專利範圍第1項所述之多樣性與深度防禦分析模擬裝置，其中，該執行流程控制模組係用以控制整體之模擬流程，同時協調該外部介面處理模組與該安全系統控制模擬模組，作為資訊之溝通與流程控制者。
10. 依據申請專利範圍第9項所述之多樣性與深度防禦分析模擬裝置，其中，該模擬流程係包含啟動模擬與停止模擬。
11. 依據申請專利範圍第1項所述之多樣性與深度防禦分析模擬裝置，其中，該外部介面處理模組係包含檔案系統處理模組(File System Processing Module)、人機介面處理模組(Man-Machine Interface Processing Module)及硬體輸出入介面資料存取處理模組(Hardware I/O Data Processing Module)，其中：該檔案系統處理模組係處理與外部檔案系統之資料存取功能，用以提供載入預設之基本設定並初始化所有之參數使用；該人機介面處理模組係用以接收與處理使用者從外部使用者操作介面所下達之設定與指令執行，並提供相關之電廠模擬重要參數於人機介面上；該硬體輸出入介面資料存取處理模組係用以透過該硬體輸出入資料處理層，接收與設定來自該增強型電廠模擬系統外部硬體介面之類比與數位信號。
12. 依據申請專利範圍第1項所述之多樣性與深度防禦分析模擬裝置，其中，該安全系統控制模擬模組為該安全控制模擬系統之核心程式，用以模擬安全系統之控制邏輯功能，將控制信號送至該增強型電廠模擬系統進行相關設備之控制者。
13. 依據申請專利範圍第12項所述之多樣性與深度防禦分析模擬裝置，其中，該安全系統控制模擬模組之控制邏輯功能係包含基本之邏輯控制、四選二邏輯控制、線性控制(PID控制)及安全信號跳脫控制。
14. 依據申請專利範圍第1項所述之多樣性與深度防禦分析模擬裝置，其中，該系統處理模組係包含一整體模擬流程控制模組(General Core Flow Control Module)、一介面處理模組(Interface Processing Module)及一資料庫處理模組(Database Processing Module)，其中：該整體模擬流程控制模組係分為，當系統在啟動後從資料庫裡載入電廠之基本參數資料且供系統進行第一次之基本計算後，開啟程式之版本宣告及操作介面之啟動時基本計算，以及由使用者輸入指命或下狀況模擬，將控制權交予該電廠模擬計算模組之模擬系統執行後計算；該介面處理模組係包含一接收與處理使用者從外部使用者操作介面所下達之設定與指令執行，並將電廠模擬結果與重要參數顯示於人機介面上之人機介面處理模組，以及一將可程式化之控制模組所擷取到之類比與數位信號，轉換為工程單位，並提供信號之正確性判斷與警示功能而供該增強型電廠模擬系統使用之硬體輸出入介面資料存取處理模組；該資料庫處理模組係用以處理資料庫存取動作，包含一於電廠模擬前載入預設之基本設定資料庫、一於模擬執行中動態記錄所有電廠參數與劑量相關之資料庫、一繪圖專用資料庫以及一特殊案例模擬資料庫。
15. 依據申請專利範圍第1項所述之多樣性與深度防禦分析模擬裝置，其中，該電廠模擬計算模組係包含一共用計算函數模組(Common Calculation Module)、一模擬計算模組(Simulation Calculation Module)及一報告記錄管理模組(Historical Records Management Module)，其中：該共用計算函數模組係包括該增強型電廠模擬系統內參數之宣告與相關理論模式函數集合者；該模擬計算模組係包括該增強型電廠模擬系統內參數之初始化與電廠模擬程式開始模擬事故時之主函數；該報告記錄管理模組係負責各種電廠參數之即時更新，用以將所計算出來之結果在每一次之時間點對人機介面作更新資料之動作，並將此資訊透過該系統處理模組內之資料庫處理模組記錄於實體之儲存媒體中。
16. 依據申請專利範圍第15項所述之多樣性與深度防禦分析模擬裝置，其中，當該電廠模擬計算模組在執行模擬時，程式係以0.5秒(sec)為一個計算週期執行其模擬，並於程式停止後，將控制權交給該報告記錄管理模組。
17. 依據申請專利範圍第15項所述之多樣性與深度防禦分析模擬裝置，其中，該相關理論模式函數集合係包含Moody Chart查表程式、尤拉方程、Decay Heat曲線及內差函數。
18. 依據申請專利範圍第15項所述之多樣性與深度防禦分析模擬裝置，其中，該模擬計算模組係包含該增強型電廠模擬系統所有程式之模擬流程，包括控制棒之控制、爐心之控制、噴灑系統、圍阻體、緊急爐心冷卻系統以及各種幫浦之運作。