随着虚拟现实技术的发展,其应用已逐渐渗透各个行业和领域。当前,我国正处于能源结构转型的关键时期。以新型的清洁能源逐步替代传统能源,进一步缓解能源供应需求,已成为未来的发展方向。核电作为经济性的清洁能源,其技术已从二代向三代发展。对于核动力厂的设计模式,也完成了从传统的二维设计到三维设计的转变。本文在电厂设计、分析中引入虚拟现实技术,针对CAP1400这一新型的非能动压水堆,以现有的三维设计数据为基础,设计并实现了基于Unity3D的虚拟电厂。本文的目标是利用虚拟化的电厂来指导、验证核电设计,为推动全寿期数字化核电的发展打下基础。作为虚拟化电厂的初级阶段,本文研究了虚拟现实技术的技术特征及其在各行各业的应用现状。针对各种主流的虚拟现实引擎,进行了技术对比,以CAP1400的总体特征与设计结构为前提,完成了技术选型。本文的主要工作包括三个方面:(1)电厂虚拟化环境的构建。本文对虚拟电厂的模型资源进行了分类,分析了示范堆项目三维数据模型的现状。针对Unity3D虚拟现实引擎本身的设计输入约束和CAP14000工厂设计平台的技术特征,自主设计了数据转换方案,实现了从设计文件到一种可用格式的数据转换,并在执行了测试验证的基础上提出了优化方法。(2)基于人因工程的主控区设计及布置优化。本文以主控制区的设计、布置作为研究和应用的实例,基于Unity3D虚拟现实场景构建技术,自主设计了虚拟主控制区场景资源的处理流程,规范了特定场景虚拟化的方式和方法,为拓展至全范围的虚拟化场景构建提供了统一的方案。本文还以人因工程指导原则为基础,利用虚拟化主控区分析现有的设计和布置。(3)以辐射分区为基础的人员路径规划。本文利用Unity3D虚拟现实引擎,有机的将三维模型数据、虚拟现实技术、路径规划算法与辐射分区的剂量值相结合。针对CAP1400厂房中系统复杂、空间缜密的特色,本文利用虚拟现实技术结合最短路径算法,设计并实现了虚拟电厂内的路径规划。本文采用节点信息存储、过滤的方式,实现了可以覆盖全厂范围的物项定位,还以专用逃生通道和厂房出口为路径依据,实现了人员逃生的路径规划。本文的主要成果是将核动力厂的工程设计数据转化为一种虚拟现实引擎可用的三维模型数据,基于Unity3D虚拟现实引擎实现了电厂环境的虚拟化。以此为基础,在关键人员驻留区域的布置设计和基于辐射分区的路径规划两个方面,进行了工程应用。前者利用虚拟现实技术构建了主控区的虚拟环境,以保证操纵员工效和舒适度为目标,确定了设计变更的方案,并应用于项目施工中。后者基于辐射分区剂量率,以最短路径算法设计实现了虚拟化的物项定位和人员逃生的路径规划。在虚拟化的电厂环境下进行测试验证后,利用虚拟对象漫游得到的实际辐射剂量值与电厂设计的预估值进行拟合分析,为真实情况下电厂内部通行及作业方案的选择提供了依据。