核电是未来世界能源的重要发展趋势，其系统的安全运行具有重大的意义。故障诊断作为确保核电系统安全性和稳定性的重要手段，一直受到理论界和专业领域的重视。但现有的智能诊断方法有的需要大量的故障样本，有的缺乏合理的解释性，有的无法对未曾出现过的故障进行分析，因此无法满足核电站安全性和可靠性的要求。本文以蒸汽排放系统为例，提出基于多层流的故障状态诊断模型，并对共模故障存在状况下的蒸汽排放系统的任务可靠性进行研究。首先，本文对蒸汽排放系统进行了原理及参数上的分析，运用多层流理论针对蒸汽排放系统建立故障诊断的模型，通过对后果传播规则的确立、流结构搜索算法的构建以及符号定向图法应用于主要报警推理等方面的研究，提出蒸汽排放系统的多层流故障诊断模型具体构建方法，并对诊断的框架和流程进行设计，通过实例验证诊断方法的有效性。其次，运用多层流模型的可靠性算法，建立蒸汽排放系统的可靠性模型，对系统中单一故障与共模故障并存的单元，运用马尔科夫链分析理论对其故障状态进行研究，并通过求解和仿真绘出共模故障状态概率分布图，进而结合共模故障可靠性分析结果计算各目标层的任务可靠度，得到整个系统的任务可靠度。最后，分析现有数字化主控室人机界面存在的问题以及对故障诊断系统的影响，针对提出的问题确立智能诊断系统界面设计的步骤，对核电站智能故障诊断系统进行基于任务抽象层级的人机功能分配，采用生态界面方法对参数的显示方式合理改进，并设计出符合主控室人因标准的智能故障诊断系统界面。最终运用眼动仪器设备实验分析结果对比传统设计界面与新型设计界面的操纵员诊断信息采集效率，验证了新型设计界面的优越性。