非能动安全系统可靠性评估方法初步研究
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（ ）所示 。 图 ３ （ ） 给 出了 １ ｓ 正常 给水 丧 ｄ ａ ０时
失 ，二次 侧传 热 能 力 降低 ，冷 却 剂 负 反应 性 增
大 ，堆芯 功率 缓 慢 下 降 ，７ ｓ时 控 制 棒 下 落 停 ２ 堆 ，堆 芯功率 迅速下 降 ，直到 安全停 堆 。 由图 ３ （ ） （ ） （ ）可见 ，Ｐ Ｈ ｂ Ｃ ｄ Ｒ Ｒ投 人后 ，
传统 的能动 系统概率 安全 分析采用 故 障树 和 事件树 分析方法 ，以能动设 备部 件可靠 性 数据 为
基础 ，评价 系统 概率安全 性能 。然而 对非 能动 安
百度文库
（ Ｃ） Ｃ ，非 能 动 系 统 可 靠 性 评 估 方 法 主 要 有 ： 蒙 特 卡 罗 、 第 一 和 第 二 阶 可 靠 性 方 法
行 参数 变 化 不 同 ，即使定 义 的 系 统失 效 准 则相 同 ，非 能动系统运行失效 概率及 主要 因素 可能 不
估 工 具 ，非 能 动 安 全 系 统 评 估 是 Ｐ Ａ 一 个 重 Ｓ 要 部 分 。 目前 为 止 ，对 非 能动 安 全 系统 的评
估 还 未形 成 系 统 的分 析 方 法 。 近年 来 国 内外 对 非能 动 系 统 可 靠 性 方 法 进 行 了 大 量 研 究 ，如
全 系统来说 ，其可靠性评 价并非 像能 动设 备失效 那 样 ，需 考虑物理过程失 效 。系统功 能可 靠性 与
事件序列 变化过程密切 相关 ，不 同的事件 序列运
１ 前 言
非 能 动安 全 系 统 已成 为 当今 核 电发 展 的 一 个 趋 势 ，如 Ａ １ ０ 、Ａ ＷＲ 等 。Ｉ Ｅ 指 出 ： Ｐ００ Ｂ Ａ Ａ 概 率 安全 分 析 （ Ｓ Ｐ Ａ） 是 核 电 厂 设 计 和 安 全 评
数 。采用拉丁超立方抽样 （ Ｈ ）确定输入参数组合 ，运用 Ｒ Ｌ Ｐ ／ Ｏ ３程序进行不 ＬＳ Ｅ Ａ ５Ｍ Ｄ 确定性传递计算 ，进行 关键 参数对 系统功能敏感性评价与确认 ，进行 系统功 能可靠性分 析 ，为 Ａ １０ 概率安全评价提供 Ｐ Ｈ Ｓ Ｐ００ Ｒ Ｒ 可靠性估计 。 关键词 ：非能动 系统 ；非能动余热排 出系统 ；可靠性评估
－
３ ５－
２ １年 第 １ ０２ 期
ＮＯ １ ２ １ ． ． ０２
核 安 全
Ｎ ｃ ａ ａｅｙ ｕ ｌ ｒＳ ｆ ｔ ｅ
（ Ｏ Ｍ Ｓ Ｒ 、响应 面 法 等 ；（ ）分 析得 到 Ｆ Ｒ ／ Ｏ Ｍ） ５
非 能 动 系统 可靠 性 指 标 。
３ ２ 事故 模 拟分 析 ．
安 全评 价 （ Ｓ Ｐ Ａ） 的 重要 内容 ，其 量 化 分 析 需根 据 非 能 动安 全 系统 可靠 性 评 估 对 象 ，确 定 影 响 系统 运行 的 关键 参 数 ，结合 事 件 序 列 对 非 能 动 系统 进 行研 究 。 本 文 以 Ａ １０ Ｐ ０ ０非 能动 余 热排 出 系统 （ Ｒ Ｓ 设 计 阶段 的 可 靠性 研 究 为例 ，结合 丧 失 主 给 水 事 故 ，根 Ｐ ＨＲ ） 据 燃 料 包壳 完整 性 以及 系统 稳 定 性 的功 能 准 则 ，确 定影 响 Ｐ Ｈ Ｓ的 关 键 参 数 和 设 计 参 Ｒ Ｒ
２ １ 年 第 １期 ０２
Ｎ Ｏ． １ ２ ２ ． ０１
核 安 全
Ｎｕ ｅａ Ｓａ ｅ ｙ ｃｌ ｒ ｆｔ
非 能 动 安 全 系统 可 靠 性 评 估 方 法 初 步 研 究
黄 昌 蕃 ， 匡 波
（ 海 交通 大 学核科 学与工程 学 院 ，上海 上
２ ０４ ） ０ ２０
摘
要 ：非 能动 安 全 系统 可靠 性 的分 析 是 广 泛采 用非 能动 设 计 的新 一 代 核 电厂 概 率
型 ，根 据 选 择 的关 键参 数 对 事 故情 况 下 非 能动
研 究 提 出 非 能 动 安 全 系 统 可 靠 性 评 估 方 法
（ ｅ ａ ｉｔ Ｅ ａ ａｉ ｆＰ ｓｉｅＳｆｔ Ｓ ｓ ｍｓ Ｒ ｌ ｂｌｙ ｖｌ ｔ ｎ ｏ ａｓ ａｅ ｙｔ ， ｉ ｉ ｕ ｏ ｖ ｙ ｅ
系 统进 行 模 拟 与概 率 分 析 ； （ 对 模 拟 结 果 ４） 进行 参 数 敏 感性 分 析及 系统 可 靠 性 评估 ，其 中 参数 敏 感 性 分析 方 法 主要 有 ：标 准化 回归 系数
（ ＲＣ） 偏 相 关 系 数 （ Ｃ 、 相 关 系 数 Ｓ 、 Ｐ Ｃ）
２ 非能 动安全 系统可 靠性分 析框 架
根 据丧失 主给 水 事 故 的初 始条 件 及 假 设 条 件 ，经过稳 态 调 试 计 算 ，然 后 进 行 事故 序 列 的 瞬态计 算 ，对事 故 现 象 及 非 能 动 安 全 系统 行 为 进行研 究 ，表 １是丧失 主给 水主要 时 间序列 表 。
模拟计算得到部分参数变化如图 ３ （ ）至 ａ
ＤＡ ｒ ’ｕｉ ａ和 Ｇ ｌ ｓ＿ 根 据 非 能 动 系 统 自然 循 环 ａ ｓｉ ａ ２
同。因此非能动系统的可靠性与事件密不可分， 需要结合事件序列进行分析＿ 。 ４ Ｊ
图 １给 出了 非能 动 安全 系统 可靠 性 分 析 框 架 ，基 本 途 径如 下 ： （ ） 确 定 系 统 设 备 投 入 １ 的全 部 事 件 ； （ ） 结 合 不 同事 件 序 列 定 义 失 ２ 效模 式 及 失 效准 则 ，确 定 影 响 非 能 动安 全 系统 运行 的关 键 因 素 （ 差 分 析 法 、层 次 分 析 法 方 及 专家 判 断 等 ） ３ ；（ ）建 立 热 工 水 力 学 数 值 模
Ｒ Ｐ Ｓ ；Ｍｉｈｌ ｒｕ ｓ ＿ 结合 ＰＡ研 究总 ＥＡ ） ｃｅ Ｍａｑ ｅ 等 ３ Ｓ
结 出非 能 动 安 全 功 能 可 靠 性 方 法 （ ｅ ａ ｉｔ Ｒ ｌ ｂｌｙ ｉ ｉ
Ｍ ｔｏ ｓ ｏ ａｓ ｅＳ ｆ ｙＦ ｎｔ ｎ ｅ ｄ ｒＰ ｓｉ ａｅ ｕ ｃ ｏ ，Ｒ Ｓ 。 ｈ ｆ ｖ ｔ ｉ ＭＰ ）
失 ，二次 侧传 热 能 力 降低 ，冷 却 剂 负 反应 性 增
大 ，堆芯 功率 缓 慢 下 降 ，７ ｓ时 控 制 棒 下 落 停 ２ 堆 ，堆 芯功率 迅速下 降 ，直到 安全停 堆 。 由图 ３ （ ） （ ） （ ）可见 ，Ｐ Ｈ ｂ Ｃ ｄ Ｒ Ｒ投 人后 ，
传统 的能动 系统概率 安全 分析采用 故 障树 和 事件树 分析方法 ，以能动设 备部 件可靠 性 数据 为
基础 ，评价 系统 概率安全 性能 。然而 对非 能动 安
百度文库
（ Ｃ） Ｃ ，非 能 动 系 统 可 靠 性 评 估 方 法 主 要 有 ： 蒙 特 卡 罗 、 第 一 和 第 二 阶 可 靠 性 方 法
行 参数 变 化 不 同 ，即使定 义 的 系 统失 效 准 则相 同 ，非 能动系统运行失效 概率及 主要 因素 可能 不
估 工 具 ，非 能 动 安 全 系 统 评 估 是 Ｐ Ａ 一 个 重 Ｓ 要 部 分 。 目前 为 止 ，对 非 能动 安 全 系统 的评
估 还 未形 成 系 统 的分 析 方 法 。 近年 来 国 内外 对 非能 动 系 统 可 靠 性 方 法 进 行 了 大 量 研 究 ，如
全 系统来说 ，其可靠性评 价并非 像能 动设 备失效 那 样 ，需 考虑物理过程失 效 。系统功 能可 靠性 与
事件序列 变化过程密切 相关 ，不 同的事件 序列运
１ 前 言
非 能 动安 全 系 统 已成 为 当今 核 电发 展 的 一 个 趋 势 ，如 Ａ １ ０ 、Ａ ＷＲ 等 。Ｉ Ｅ 指 出 ： Ｐ００ Ｂ Ａ Ａ 概 率 安全 分 析 （ Ｓ Ｐ Ａ） 是 核 电 厂 设 计 和 安 全 评
数 。采用拉丁超立方抽样 （ Ｈ ）确定输入参数组合 ，运用 Ｒ Ｌ Ｐ ／ Ｏ ３程序进行不 ＬＳ Ｅ Ａ ５Ｍ Ｄ 确定性传递计算 ，进行 关键 参数对 系统功能敏感性评价与确认 ，进行 系统功 能可靠性分 析 ，为 Ａ １０ 概率安全评价提供 Ｐ Ｈ Ｓ Ｐ００ Ｒ Ｒ 可靠性估计 。 关键词 ：非能动 系统 ；非能动余热排 出系统 ；可靠性评估
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２ １年 第 １ ０２ 期
ＮＯ １ ２ １ ． ． ０２
核 安 全
Ｎ ｃ ａ ａｅｙ ｕ ｌ ｒＳ ｆ ｔ ｅ
（ Ｏ Ｍ Ｓ Ｒ 、响应 面 法 等 ；（ ）分 析得 到 Ｆ Ｒ ／ Ｏ Ｍ） ５
非 能 动 系统 可靠 性 指 标 。
３ ２ 事故 模 拟分 析 ．
安 全评 价 （ Ｓ Ｐ Ａ） 的 重要 内容 ，其 量 化 分 析 需根 据 非 能 动安 全 系统 可靠 性 评 估 对 象 ，确 定 影 响 系统 运行 的 关键 参 数 ，结合 事 件 序 列 对 非 能 动 系统 进 行研 究 。 本 文 以 Ａ １０ Ｐ ０ ０非 能动 余 热排 出 系统 （ Ｒ Ｓ 设 计 阶段 的 可 靠性 研 究 为例 ，结合 丧 失 主 给 水 事 故 ，根 Ｐ ＨＲ ） 据 燃 料 包壳 完整 性 以及 系统 稳 定 性 的功 能 准 则 ，确 定影 响 Ｐ Ｈ Ｓ的 关 键 参 数 和 设 计 参 Ｒ Ｒ
２ １ 年 第 １期 ０２
Ｎ Ｏ． １ ２ ２ ． ０１
核 安 全
Ｎｕ ｅａ Ｓａ ｅ ｙ ｃｌ ｒ ｆｔ
非 能 动 安 全 系统 可 靠 性 评 估 方 法 初 步 研 究
黄 昌 蕃 ， 匡 波
（ 海 交通 大 学核科 学与工程 学 院 ，上海 上
２ ０４ ） ０ ２０
摘
要 ：非 能动 安 全 系统 可靠 性 的分 析 是 广 泛采 用非 能动 设 计 的新 一 代 核 电厂 概 率
型 ，根 据 选 择 的关 键参 数 对 事 故情 况 下 非 能动
研 究 提 出 非 能 动 安 全 系 统 可 靠 性 评 估 方 法
（ ｅ ａ ｉｔ Ｅ ａ ａｉ ｆＰ ｓｉｅＳｆｔ Ｓ ｓ ｍｓ Ｒ ｌ ｂｌｙ ｖｌ ｔ ｎ ｏ ａｓ ａｅ ｙｔ ， ｉ ｉ ｕ ｏ ｖ ｙ ｅ
系 统进 行 模 拟 与概 率 分 析 ； （ 对 模 拟 结 果 ４） 进行 参 数 敏 感性 分 析及 系统 可 靠 性 评估 ，其 中 参数 敏 感 性 分析 方 法 主要 有 ：标 准化 回归 系数
（ ＲＣ） 偏 相 关 系 数 （ Ｃ 、 相 关 系 数 Ｓ 、 Ｐ Ｃ）
２ 非能 动安全 系统可 靠性分 析框 架
根 据丧失 主给 水 事 故 的初 始条 件 及 假 设 条 件 ，经过稳 态 调 试 计 算 ，然 后 进 行 事故 序 列 的 瞬态计 算 ，对事 故 现 象 及 非 能 动 安 全 系统 行 为 进行研 究 ，表 １是丧失 主给 水主要 时 间序列 表 。
模拟计算得到部分参数变化如图 ３ （ ）至 ａ
ＤＡ ｒ ’ｕｉ ａ和 Ｇ ｌ ｓ＿ 根 据 非 能 动 系 统 自然 循 环 ａ ｓｉ ａ ２
同。因此非能动系统的可靠性与事件密不可分， 需要结合事件序列进行分析＿ 。 ４ Ｊ
图 １给 出了 非能 动 安全 系统 可靠 性 分 析 框 架 ，基 本 途 径如 下 ： （ ） 确 定 系 统 设 备 投 入 １ 的全 部 事 件 ； （ ） 结 合 不 同事 件 序 列 定 义 失 ２ 效模 式 及 失 效准 则 ，确 定 影 响 非 能 动安 全 系统 运行 的关 键 因 素 （ 差 分 析 法 、层 次 分 析 法 方 及 专家 判 断 等 ） ３ ；（ ）建 立 热 工 水 力 学 数 值 模
Ｒ Ｐ Ｓ ；Ｍｉｈｌ ｒｕ ｓ ＿ 结合 ＰＡ研 究总 ＥＡ ） ｃｅ Ｍａｑ ｅ 等 ３ Ｓ
结 出非 能 动 安 全 功 能 可 靠 性 方 法 （ ｅ ａ ｉｔ Ｒ ｌ ｂｌｙ ｉ ｉ
Ｍ ｔｏ ｓ ｏ ａｓ ｅＳ ｆ ｙＦ ｎｔ ｎ ｅ ｄ ｒＰ ｓｉ ａｅ ｕ ｃ ｏ ，Ｒ Ｓ 。 ｈ ｆ ｖ ｔ ｉ ＭＰ ）