與訓練仿真機相比，核電廠過程分析器具有更精確的數學模型，它們不僅應該能描述核電廠的正常運行工況(一類工況)和預期運行瞬態(二類工況)，而且能描述比較嚴重的、比較罕見的三類、四類事故工況，以便在這類極端的事故工況下，對核電廠的物理過程進行分析和研究。工程仿真機的軟體模組可靈活地進行調整和組合，以適應不同核電廠及不同工況的仿真。核電廠過程分析器不需要驅動複製的主控制室，因此I/O接口大大減少，一般只設定小型的模擬屏和控制台；不需要教練員站，直接通過計算機終端進行操作；通常配備若干台高解析度的彩色CRT(陰極射線管)顯示器，具有比較強的數據顯示、分析、記錄功能。分析用的核電廠過程分析器並不要求實時回響的特性，為此可充分利用計算機的資源來提高精度。
數學模型 核電廠數學模型的精確度在很大程度上決定了仿真機的精確度，同時亦確定了對仿真計算機硬體的運算速度和存儲容量的要求。核電廠仿真機的數學模型主要有堆芯模型、主迴路及流體系統模型、電氣與控制系統模型、汽輪發電機組模型和安全殼模型等。數學模型中包含有工質的質量、動量和能量守恆方程、狀態方程、特性參數、傳熱學及流體力學的經驗關係式等。
堆芯模型 指堆芯的物理模型和熱工模型。物理模型本身又分為中子動力學模型和中毒模型。由於控制棒的操作，堆外和堆芯中子注量率測量，堆芯熱電偶系統的測量，以及堆內偏離泡核沸騰比(DNBR)等都涉及到堆芯的空間特性，因此堆芯數學模型主要解決如何反映堆芯的空間特性問題。早期的仿真機通過經驗公式和典型曲線來反映空間特性。隨著計算機運算速度和存儲容量的提高，模型越來越細化，近年來已將每一個燃料組件作為一個模組，並沿軸向分成若干段，通過計算機高速的運算，相當精確地反映了堆芯的空間特性。
主迴路系統模型 早先的仿真只考慮單相流，如果要模擬三、四類事故工況，就有必要考慮兩相流及相變的問題。具體作法是，將整個迴路分成若干個格線，每個格線相當於一個控制容積；對每個控制容積可列出三組平衡方程，即質量守恆、能量守恆和動量守恆；同時考慮到汽-液的不同流速、分離，以及交界面的傳熱，從而對失水或其他有沸騰現象的事故進行仿真。格線分割的密度應該考慮到計算精確度和計算工作量之間的平衡。
安全殼模型 用容積分割的方法，模擬安全殼在失水事故、主蒸汽管破裂，以至堆芯熔化情況下，安全殼內溫度、壓力以及爆炸性氣體——氫和放射性物質的積聚情況。
