基于征兆的事故核电厂关键安全功能恢复策略的设计方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911106675.3
(22)申请日 2019.11.13
(71)申请人 中国核电工程有限公司
地址 100840 北京市海淀区西三环北路117
号
(72)发明人 易珂　孙涛　赵侠　朱金刚　
(74)专利代理机构 北京天悦专利代理事务所
(普通合伙) 11311
代理人 田明　任晓航
(51)Int.Cl.
G06Q 10/06(2012.01)
G06Q 50/06(2012.01)
(54)发明名称
基于征兆的事故核电厂关键安全功能恢复
策略的设计方法
(57)摘要
本发明涉及一种基于征兆的事故核电厂关
键安全功能恢复策略的设计方法，包括(1)确定
关键安全功能对应的事故工况类；(2)确定缓解
和控制关键安全功能的子功能集；(3)确定子功
能集中的系统和设备，进行子功能集中系统和设
备的特性分析；(4)进行关键路径分析，确定关键
安全功能缓解关键路径优先序列；(5)根据关键
安全功能缓解关键路径优先序列，得到对应的关
键安全功能缓解策略，并验证策略的可行性。

根
据本发明设计的关键安全功能缓解策略为操纵
员提供了在事故处理时的最佳操作序列，避免了
操纵员在事故处理过程中由于执行可靠性较低
的缓解序列而导致的事故处理延误，更好地体现
了策略设计的先进性和安全性。

权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 111126755 A 2020.05.08
C N 111126755
A
1.一种基于征兆的事故核电厂关键安全功能恢复策略的设计方法，包括如下步骤：
(1)确定关键安全功能对应的事故工况类；
(2)通过事故分析确定各事故工况类中事故发生后的征兆，确定缓解和控制关键安全功能的子功能集；
(3)确定子功能集中的系统和设备，进行子功能集中系统和设备的特性分析；
(4)进行关键路径分析，确定关键安全功能缓解关键路径优先序列；
(5)根据关键安全功能缓解关键路径优先序列，得到对应的关键安全功能缓解策略，并验证策略的可行性。

2.如权利要求1所述的基于征兆的事故核电厂关键安全功能恢复策略的设计方法，其特征在于：步骤(1)中，根据机组设计特点，基于机组事故规程覆盖的事故工况范围，通过分析事故工况下堆芯物理以及热工水力特性，确定特定关键安全功能对应的事故工况范围。

3.如权利要求1所述的基于征兆的事故核电厂关键安全功能恢复策略的设计方法，其特征在于：步骤(3)中，系统和设备的特性分析包括功能分析、设备安全分析、设备可靠性分析、缓解措施冗余度分析、支持系统分析，并基于所述分析对缓解和控制关键安全功能的作用进行归一化，标定其对应权重，基于标定的权重大小确定同一子功能中不同系统设备的优先序列。

4.如权利要求3所述的基于征兆的事故核电厂关键安全功能恢复策略的设计方法，其特征在于：步骤(4)中，基于步骤(2)中确定的缓解和控制关键安全功能的子功能集排列组成关键路径；并基于步骤(3)确定的不同系统设备的权重以及优先序列，分析确定各关键路径权重赋值，进而确定关键安全功能缓解关键路径优先序列。

5.如权利要求1所述的基于征兆的事故核电厂关键安全功能恢复策略的设计方法，其特征在于：步骤(5)中若验证确认结果不满足验收准则要求，则应返回策略制定流程初始，重新进行事故分析及设计梳理分析。

权　利　要　求　书1/1页CN 111126755 A
基于征兆的事故核电厂关键安全功能恢复策略的设计方法
技术领域
[0001]本发明属于核电厂设计技术领域，具体涉及一种基于征兆的事故核电厂关键安全功能恢复策略的设计方法。

背景技术
[0002]核电厂设计复杂,涉及系统和设备种类数量繁多,可能导致发生事故的初始原因数量庞杂，若对其分别制定应对策略将导致数量巨大。

而征兆导向法事故规程，通过控制事故发生后受影响的核电厂关键安全功能实现控制和缓解事故后果的目的，其能够有效地处理复杂工况和叠加事故，是国际上应用最为广泛的先进事故处理方法。

征兆导向法事故规程体系相对于单纯事件导向法事故规程体系而言，增加了规程的纵深防御厚度，能更加完善的保证电厂核安全。

关键安全功能恢复策略为征兆导向法事故规程的核心，其设计是否合理直接影响到征兆导向法事故规程处理事故的准确性和快速性。

[0003]核电厂尤其是压水堆核电厂不同堆型之间往往存在较大的系统设计差异，因此，针对不同堆型核电厂，需针对不同的设计特点确定不同的关键安全功能缓解策略,所谓关键安全功能是指在事故工况下直接影响机组核安全的功能,如堆芯冷却等。

另一方面，即使对于同一堆型的不同机组而言，由于机组改进项的不断实施，也可能会造成系统设计的变化，进而导致机组的关键安全功能的控制和缓解手段发生变化，进而影响关键安全功能策略构架和设计定值的设计，对此也需结合改进机组的设计特点分析确定其操作策略，以提高处理事故的准确性和快速性。

征兆导向事故导则关键安全功能恢复策略涉及核电厂大量系统和设备，策略各个步骤相互影响和关联，需要基于科学合理的设计方法分析确定。

发明内容
[0004]本发明的目的在于提供一种基于征兆的事故核电厂关键安全功能恢复策略的设计方法，以基于不同的核电机组设计，得到最优的征兆导向关键安全功能恢复策略，更好地体现其先进性和安全性。

[0005]本发明的技术方案如下：一种基于征兆的事故核电厂关键安全功能恢复策略的设计方法，包括如下步骤：
[0006](1)确定关键安全功能对应的事故工况类；
[0007](2)通过事故分析确定各事故工况类中事故发生后的征兆，确定缓解和控制关键安全功能的子功能集；
[0008](3)确定子功能集中的系统和设备，进行子功能集中系统和设备的特性分析；[0009](4)进行关键路径分析，确定关键安全功能缓解关键路径优先序列；
[0010](5)根据关键安全功能缓解关键路径优先序列，得到对应的关键安全功能缓解策略，并验证策略的可行性。

[0011]进一步，如上所述的基于征兆的事故核电厂关键安全功能恢复策略的设计方法，步骤(1)中，根据机组设计特点，基于机组事故规程覆盖的事故工况范围，通过分析事故工
况下堆芯物理以及热工水力特性，确定特定关键安全功能对应的事故工况范围。

[0012]进一步，如上所述的基于征兆的事故核电厂关键安全功能恢复策略的设计方法，步骤(3)中，系统和设备的特性分析包括功能分析、设备安全分析、设备可靠性分析、缓解措施冗余度分析、支持系统分析，并基于所述分析对缓解和控制关键安全功能的作用进行归一化，标定其对应权重，基于标定的权重大小确定同一子功能中不同系统设备的优先序列。

[0013]进一步，如上所述的基于征兆的事故核电厂关键安全功能恢复策略的设计方法，步骤(4)中，基于步骤(2)中确定的缓解和控制关键安全功能的子功能集排列组成关键路径；并基于步骤(3)确定的不同系统设备的权重以及优先序列，分析确定各关键路径权重赋值，进而确定关键安全功能缓解关键路径优先序列。

[0014]进一步，如上所述的基于征兆的事故核电厂关键安全功能恢复策略的设计方法，步骤(5)中若验证确认结果不满足验收准则要求，则应返回策略制定流程初始，重新进行事故分析及设计梳理分析。

[0015]本发明的有益效果如下：
[0016] 1.本发明适用于包括压水堆核电厂在内的不同堆型，为不同堆型的征兆导向法事故规程中关键安全功能缓解策略的开发提供了设计方法。

[0017] 2.根据本发明方法设计的关键安全功能缓解策略可有效覆盖电厂事故规程覆盖范围，确保不会出现某事故工况无对应关键安全功能缓解策略的情况。

[0018] 3.本发明首次提出通过对系统设备分析确定子功能集权重因子的设计方法，创新的提出了定量分析子功能集优先级的方法。

[0019] 4.本发明首次提出确定关键安全功能缓解关键路径并通过关键路径权重进行定量分析的方法。

基于该定量分析方法，可有效解决关键安全功能缓解关键路径的优先级分析问题。

[0020] 5.根据本发明方法设计的关键安全功能缓解策略为操纵员提供了在事故处理时的最佳操作序列，避免了操纵员在事故处理过程中由于执行可靠性较低的缓解序列而导致的事故处理延误。

附图说明
[0021]图1为本发明关键安全功能缓解策略设计方法的流程图。

具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

[0023]核电厂设计繁杂，涉及大量的系统和设备，其可能发生事故的初始原因数量非常巨大。

而征兆导向法通过控制和缓解关键安全功能实现对机组状态的控制，因此关键安全功能的控制和缓解为征兆导向法事故处理规程的特点之一，其对应的缓解和控制策略对核电厂事故处理效果至关重要。

[0024]在明确对象核电机组关键安全功能的前提下，合理的制定关键安全功能的缓解和控制策略需解决的问题包括：
[0025]·确定会引起特定关键安全功能恶化的事故工况
[0026]核电厂设计上可应对的事故工况范围较大，对于特定关键安全功能而言，并不是
所有的事故工况都会导致该关键安全功能恶化。

因此，为制定该关键安全功能的缓解和控制策略，首先需筛选确定出需要缓解和控制的事故工况。

[0027]·确定关键安全功能的控制手段
[0028]核电厂关键安全功能相对而言为一个较为宏观的概念，对其指定缓解和控制策略需要对其进一步分析，明确到具体的系统和设备，并确定其投用的优先级。

[0029]·缓解关键安全功能关键路径
[0030]缓解和控制关键安全功能的关键路径上通常涉及到多个子功能的控制和缓解，事故工况下留给操纵员的操作时间往往较为急迫，且操作发生人因失误的概率较日常操作高，事故规程中应首先执行优先级高可靠性高的策略。

因此，如何确定关键路径所需的子功能，以及不同关键路径的优先级都直接影响到关键安全功能缓解策略的设计。

[0031]针对以上需要解决的技术问题，本发明提出了一种基于征兆的事故核电厂关键安全功能恢复策略的设计方法，方法流程如图1所示，包括如下步骤：
[0032](1)确定关键安全功能对应事故工况类。

[0033]核电厂设计复杂，系统及设备繁多。

因此，核电厂可能发生的事故类型种类繁多。

而不同的事故所引起的后果不尽相同，即不同的事故后果中受影响的关键安全功能不尽相同。

如对于某型压水堆核电厂主蒸汽管道破裂事故中受影响的关键安全功能包括，主系统完整性，安全壳完整性，堆芯次临界度等，而SGTR事故中受影响的关键安全功能除了主系统完整性外，还影响堆芯冷却等。

因此，需基于机组事故规程覆盖的事故工况范围，通过分析事故工况下堆芯物理以及热工水力特性等，确定特定关键安全功能对应的事故工况范围。

以针对性的分析确定该关键安全功能对应的缓解策略。

[0034](2)确定缓解和控制关键安全功能的子功能集。

[0035]确定特定关键安全功能对应的事故工况类EL1后，通过事故分析确定EL1中事故发生后的征兆。

基于机组设计特点(如机组专用安全设施设计等)，确定在事故中，机组设计用于缓解和控制关键安全功能的子功能GA(子功能都是征兆导向法事故规程中已明确规定)。

如对于某型压水堆核电厂SGTR事故，事故分析确定其发生后会引起蒸发器水位上升，且放射性异常，稳压器水位降低等关键安全功能堆芯冷却恶化对应征兆。

由上述征兆以及该核电厂设计特点，确定缓解堆芯冷却关键安全功能的子功能包括一回路水装量控制子功能，蒸发器子功能等。

[0036](3)子功能集系统设备分析。

[0037]完成关键安全功能子功能集分析后，需进一步确定子功能集中系统和设备。

分析确定同一子功能中系统和设备特性，分析应包括功能分析，设备安全分级，设备可靠性分析，缓解措施冗余度分析，支持系统分析等，并基于上述分析对系统设备缓解和控制关键安全功能的作用进行归一化，标定其对应权重，标定权重值为fx＝fx1*fx2*fx3…fxy(其中，x 对应系统或设备代码，y对应分析类型)。

基于系统特性标定权重大小确定同一子功能中不同系统设备的优先序列(f1,f2,f3…fx)。

如对于某型压水堆核电厂堆芯冷却关键安全功能中，一回路水装量子功能集涉及的系统和设备的优先序列依次包括应急堆芯注入系统，上充下泄系统，硼和水补给系统等。

[0038](4)关键路径分析，确定关键安全功能缓解关键路径优先序列。

[0039]基于步骤(2)中确定的控制和缓解该关键安全功能G的子功能GA，由于每个关键安
全功能包括多个子功能,而各自子功能又包含不同的系统设备,因此,为缓解关键安全功能,可将子功能中不同系统设备排列组成关键路径KPx(x＝1，2，3……)。

并基于步骤(3)的子功能集系统设备分析确定的不同系统设备的权重以及优先序列，可分析确定各关键路径权重赋值KPfx，进而确定关键安全功能缓解关键路径优先序列。

如对应某型压水堆核电厂关键安全功能堆芯冷却而言，由子功能分析确定其子功能包括一回路水装量和热阱，结合其子功能系统和设备分析，其关键路径至少包括应急堆芯冷却+蒸发器，应急堆芯冷却+余热排出系统，上充下泄/硼和水补给系统+蒸发器，上充下泄/硼和水补给系统+余热排出系统等。

通过系统及设备分析而得的权重赋值，可对该关键安全功能缓解关键路径进行赋值排序。

[0040](5)关键安全功能缓解策略的验证确认及定型。

[0041]基于步骤(4)中的分析结论，根据关键安全功能缓解关键路径优先级序列，组合而得对应关键安全功能缓解策略。

结合该关键安全功能对应事故工况EL1，验证确认该策略是否可行。

验证确认过程还应包括人因验证等方面。

若验证确认结果不满足验收准则要求，则应返回策略制定流程初始，重新进行事故分析及设计梳理等分析。

[0042]实施例
[0043]本示例对本发明的关键安全功能缓解策略设计方法的具体实施进行说明：[0044]1)基于某型核电厂设计特点、事故规程覆盖事故范围、事故分析结论以及关键安全功能确定关键安全功能堆芯冷却对应的事故工况类EL1，其中包括SGTR，LOCA，SLB等事故工况。

[0045]2)根据SGTR等事故分析结论，以及机组设计特点，确定堆芯冷却缓解的子功能集包括主系统水装量GA1和热阱GA2。

[0046]3)通过不同子功能集分析，确定其涉及的系统和设备清单，其中恢复主系统水装量对应系统和设备为GA11，GA12……GA1n，恢复热阱对应系统和设备为GA21,GA22……GA2m。

确定子功能集涉及系统和设备针对堆芯冷却缓解的权重因子GAF xy(x,y为对应的子功能集编号)；
[0047]4)基于步骤2)中结论确定关键路径矩阵：
[0048]
[0049]5)结合步骤3)及步骤4)中结论对关键路径进行堆芯冷却缓解权重赋值，并完成执行优先级排序(K1，K2…..Knm)。

[0050]6)基于步骤5)的结论，组合形成堆芯冷却关键安全功能缓解策略。

[0051]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。

这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

图1。