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数字化设计是未来核电站设计的发展趋势.虚拟设计是实现核动力装置数字化设计的一个重要方面.为满足核电厂数字化设计和核电厂全寿期管理的需要，本文分析了核动力装置虚拟设计的目标，提出了其设计方案以及核动力装置虚拟样机的多层次体系结构，研究了核动力装置虚拟设计环境与软件平台、虚拟设计方法，从几何建模与数学建模角度重点研究了核动力装置建模问题，从核动力装置运行仿真、核安全仿真、维修性仿真等方面研究了核动力装置的虚拟仿真实验.这对提高核动力装置的设计效率与质量，实现其可视化具有重要意义.