基本定量风险评价法：概率危险评价技术

∙基本定量风险评价法：概率危险评价技术

∙来源：安全资讯网编辑：冰雪时间：2009-6-26 14:15:17

1 概述

概率危险评价方法通过综合分析单个元件(如管路、泵、阀门、压力容器、控制装置、操作人员等)的设计和操作性能来估计整个系统发生事故概率。

2 应用范围

作为危险分析的一部分，定量危险评价包括辨识与公众健康、安全和环境有关的危险并估计危险发生的概率和严重度。自20世纪60年代末概率危险评价方法问世以来，主要应用于下述3个方面：

⑴提供某种技术的危险分析情况,用于制定政策、答复公众咨询、评价环境影响等。

⑵提供危险定量分析值及减小危险的措施，帮助建立有关法律和操作程序。

⑶在工厂设计、运行、质量管理、改造及维修时提出安全改进措施。

概率危险评价是评价和改善技术安全性的一种方法。用这种方法可建造导致不希望后果的事件树或故障树，来分析事故原因。通过估算事件发生概率或事故率以及损失值，可定量表示危险性大小。损失值通常用死亡人数、受伤人数、设备和财产损失表示，有时也用生态危害来表示。

3 评价步骤

在核工业中，概率法用来替代传统的决定论方法评价工厂的安全性。使用概率危险评价方法便于设计冗余安全系统和高度防护装置。概率危险评价通常由3个步骤组成：

⑴辨识引发事件；

⑵对已辨识事件发生的后果及概率建模；

⑶对危险性进行量化分析。

概率危险评价可进行不同层次的分析。核工业中有3种概率危险评价方法：一级评价，仅考虑反应堆芯溶化的概率；二级评价，分析释放到环境中的放射性物质的浓度；三级评价，分析事故产生的个体和群体危险。后者常称作综合性或大规模危险评价。

4 应用分析

概率危险评价为安全评价起了很大的促进作用。但是，该方法的一些不足之处影响了它的应用范围。

1)完整性和失效数据

概率危险评价要求分析完整和数据充足。这意味着概率危险评价必须考虑可能发生异常的每一事件。此外，完整性还包括人的作用和一般失效事件的建模。然而，完整的分析是不可能的。因为疏忽总是不可避免的，所以完整性为该方法最关键的问题。

实际工作中必须忽略小危险事件。这意味着评价人员必须确定哪些事件发生的概率低到可忽略不计的程度。如果这类低概率事件确定不可能发生，则结果误差不大。然而，意外的一般性事故会使估计的概率值相差几个数量级，因此这样的简化未必是合理的。随着新信息的出现，早期的估计可能是会比较乐观，如水冷式反应堆导致管受晶间应力腐蚀而开裂等。

地震、洪涝、恶劣气候条件等外因也能导致事故发生。由于外部环境因素比工厂内部因素更复杂，结构不清楚，因此，这类危险评价常常是不准确的。在许多危险评价中都有一个心照不宣的假设，即工厂都是按设计建造和维修的。评价过程中很少考虑违反安全技术规定等方面的因素。

限制概率危险评价方法广泛应用的另一个因素是人与技术系统的相互作用，三涅岛核电站事故、印度博帕尔毒气泄漏事故等都证明人的因素影响非常大。尽管在人的因素领域已进行了20余年的研究，但除专家判断法外，还没有任何实用方法来辨识人为失误及确定其概率值。

数据的准确性也是限制因素之一。元件失效的经验可用来进行统计外推，计算失效率，但这样计算的失效率是否能够从一种情形借鉴到另一种情形还值得考虑。

2)假设和专家判断法

分析结果与假设条件、系统建模以及将历史数据代入模型所作的判断等一系列因素有关。整个分析过程中都要使用相当多的专家判断方法。如果专家判断法已被认可，那么分析结果是有效的。但实际上，在进行概率危险评价过程中，技术上和分析方法上使用的判断方法是多种多样的：描述危险特性、选择如何来填补不足的数据、什么样的事件可忽略不计、模拟复杂的物理现象、描述分析结果的可信度、选择表述方式等。整个分析过程中都要进行假设，所有的假设都要求判断是否合适。此外，专家陷入自己的分析思路中，难以按科学的标准鉴别社会技术系统内存在的分歧。

由于专家判断法固有的主观性，因此，所分析人员对同一工厂进行评价时，评价结果相差很大。可靠性计算的经验表明，概率评价能产生2个数量级的误差。早期用概率危险评价方法评价液化天然气贮罐的危险性也出现了类似的误差。当用个体危险性表示工厂附近居民的危险性时，不同概率危险评价的结果也有几个数量级的误差。这类误差并非由于分析方法上的缺陷引起的，而且在评价对象的描述、假设和使用模式方面存在的差异引起的。

核工业部门累积了概率危险评价结果的差异性。目前，美国核反应堆芯熔化损失的概率估计为10—5／年10—3／年。这一差别并非仅仅是设计和场所不同，正如评价权威专家指出的那样，研究的范围、使用的概率危险评价方法、分析时所作的假设等因素都会影响分析结果。瑞典的研究表明，建模不同也会产生较大的误差。在一份概率危险评价现状的研究材

料中美国政府统计办公室认为，概率危险评价结果的差异性限制了它们之间的比较，且也是该方法最致命的问题。

3)表达不确定性

在很大程度上，概率危险评价方法的不确定性取决于分析的完整性、建模的准确性以及参数估计的充分性。后者的不确定性可通过分析扩展数据的概率分布进行计算而得出(假设分析数据充足)。由分析方法本身和模型不完整性引起的不确定性的解决是很困难的。这些因素常用敏感度分析方法来解决。

类似的问题在早期的液化石油气贮存装置的概率危险评价中已有报道。由于不了解持不同意见的专家的看法和不同的评价模型，分析人员总是过高地估计分析结果的可信度。虽然通过分析人员的判断也减少了一些事故，但掩盖了这种判断本身可能存在的不足，有时选择参数与定性讨论的结果相差几个数量级。在有害化学物质的危险评价中，不能直接说明不确定性也是一个很大的障碍。

4)复杂性

技术系统日趋复杂和相互渗透产生了一系列有待解决的问题。例如，大规模的核安全评价包含了无数个不同的系数，要求不同领域的专家参与。计算的数据令人吃惊。一座核电站进行一次概率危险评价要求估计成千上万个参数，报告长达几千页。这阻碍了研究结果的应用交流。然而，核电站危险评价还是—个相对简单且已为人们了解的技术，许多化工厂比核电站要复杂得多，人们了解得也较少。尽管概率危险评价采用“各个击破”的方法较适用于评价复杂系统的危险性，但它只适合结构和定义都明确的系统。

5 应用实例

5．1 Canvey岛危险评价

1)概述

1976年，应英国环境与就业大臣的要求，英国卫生与安全管理局(HSE)对Canvey岛／Thurrock地区工业设施的危险性进行了评价。该项研究源于公众质询是否允许在这一地区建1座炼油厂。研究的目的是了解现有工业设施及建成炼油厂后对居民造成的危险性。

Canvey岛位于泰晤士河伦敦以北，居民3万人，现有7座工厂，雇工3200人。这些工厂主要贮存、运输、生产汽油和石油产品，约贮存10万t液化天然气、1800万t石油产品。

2)引发事件及其发生概率

该项研究系统分析了各工厂火灾、爆炸、毒物泄漏事故发生的条件。重点研究了贮存和运输过程能引发事故的下列事件：