基于RBD方法的数字化反应堆保护系统可靠性分析
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
和影响分 析 （ Ｆ Ｍ Ｅ Ａ） 进行 定 性 可靠 性 分 析 和风
１ 反应 堆 保 护 系 统 功 能 和 架 构
１ ． １ 系统功 能
险概率评价 中的故障树 （ Ｆ Ｔ Ａ ） 分析法进行定量
可靠性分析。但随着数字化技术越来越多地广
泛应用于核电厂反应堆保护系统 ， 或为完成系 统 某个 功 能 的需 要 ， 在反 应 堆 保 护 系 统 引人 复
靠 性 分 析 方 法 ；同 时 ， 由 于 可 靠 性 方 框 图 （ Ｒ Ｂ Ｄ ） 分析法 本 身 的直 观 和 计 算 简单 等 特 点 ， 更适 合 仪控设 计人 员使 用 。 本 文 以国 内某 一 核 电厂 的反应 堆保护 系统
架构为基础 ， 采用定量可靠性分析中的可靠性
方 框 图分 析 方法 对反 应 堆保 护 系统 进行 建 模 ， 通 过 分 析 和计 算 确 定 Ｒ Ｐ Ｓ系 统 可用 性 和系 统 故 障率 ， 从而 为优 化反 应堆 保 护系统设 计 、 核 电 厂 可 靠 性 分 析 提 供 重 要 的理 论 依 据 和 数 据 支
撑。
析…。在传统 的核 电厂中通常采 用故障模式
垂 一
图 ３ 专设 安全设施 驱动功能路径可靠性方框 图
２ ． ３ 可用性 计算 方法
２ ． ３ ． １ 设备可用性算式 考 虑到反应 堆保 护 系统 的设备 具有 可修 复
或可更换 特性 ， 所 以在一 个无 限 的时 间 内， 可用
Ａ ＝［ １ ＋ Ａ×（ （ １ 一 Ｐ ｅ ）× ＋ ） ］ 一 。（ ２ ）
性 物质 向外释 放 。
１ ． ２ 系统架构
软件危害分析 （ Ｓ Ｈ Ａ） 和寄生 电路分 析方法可
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ —０ ６—１ ５
作者 简介 ： 徐冬 苓 （ １ ９ ７ ９一） ， 女， 吉林 长春 人 ， 工程
师， 硕 士， 从 事核电厂安 全级 仪控 系统设 计 、 反应 堆
塑匦
函
苈
／ —— —— １ ／
■ 皇 — — ＿ ］ｒ Ｈ竺！ — — — ： 望 ■ 塑 — — 竺 ● 堡 — — ： 一 ！
曼 塑 Ｈ坚 ！ 墨 塑 竺 ： ！
亟 亘受匦 亟＝ ］ ｛ 亘
面 两
一 ／ ——— — ，
瓤盘
图 ２ 反应堆停堆功能路径可靠性方框
反 应堆保 护 系统 （ Ｒ ｒ ＇ ｓ ） 是 核 电厂 重 要 的安 全级仪 控系统 ， 为确 保核 电厂 安 全 、 可 靠 的运 行 起 着至关重 要 的作 用 。为 了减少 反应 堆停 堆和 专设 安全设 施动作 ， 提 高 电厂可 用性 和经 济性 ， 需要评 价 Ｒ Ｐ Ｓ系统 的可靠 性 ， 找 到系 统设 计 中 可 能存 在 的缺 陷 和不 足 ， 采 取提 前 和 有效 的预 防措施 ， 以减 少 由于 反应 堆 保 护 系统 故 障 导致 影 响核 电可用性 降低 事件 的发 生 。 目前 ， 反应堆 保 护 系 统 可靠 性 分 析 常用 的 方 法主要 分 为定 性可 靠性 分析 和定 量可靠 性分
杂重 要接 口电路 ， 所 以具 体工 程 实 施 中也 采 用
反应堆保 护系统用 于监测关键 的 电厂参 数， 当核电厂出现异常工况时 ， 触发紧急停堆 ，
防止 事故工 况 扩大 ， 并 减 轻事 故后果 ； 当核 电厂
发生设计基准事故时 ， 例如高能管道断裂事故 ， 首先触发紧急停堆系统使反应堆停堆 ， 同时触 发专 设安 全设施 动作 ， 避 免堆 芯烧 毁 ， 防止放射
保护系统设计。
８ ０２
反应堆保护系统 由 ４个冗余序列 Ａ ｌ 、 Ａ ２ 、 Ｂ ｌ 和Ｂ ２பைடு நூலகம்成 ， 每个序列分别由 ２个多样性组
发生共因故障的概率大大降低 ， 可忽略共 因故 障； 软件经过严 格的质量过程 、 软件 验证和确 认， 因此本 文分析中未考虑软 件 的共 因故障 ； （ ６ ） 由于非能动 设备 故 障（ 如 电缆 和连接 器 ） 产 生的故障影响与它们相连接 的设备相 同， 且发 生故障的概率往往 比能动设备发生故障的概率
结果表 明满足核 电厂系统总体设计要求 ， 并为优化反应堆保 护系统架构 设计 和核 电厂可靠 性分析 提供
了重要理论依据和数据支撑 。 关键词 ： 可用性 ； 故障率 ； 可靠性 方框 图 ； 平均故障修复时间 ； 平均无故 障时 间
中图分类号 ： Ｔ Ｌ ３ ６ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： ０ ２ ５ ８ － ０ ９ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７ ０８ － ０ ２ ０ － ５
第３ ３卷
２ ０ １ ３年
第 ７期
７月
核 电子学 与探 测技术
Ｎｕ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎｉ ｃ ｓ＆ Ｄｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖ０ １ ． ３ ３ Ｎｏ ． ７
Ｊ ｕ ｌ ｙ 。 ２ ０ １ ３
基 于 ＲＢ Ｄ 方 法 的 数 字 化 反 应 堆 保 护 系 统 可 靠 性 分 析
璺 Ｈ璺 竺 ！ 里 堡 丝 矍 垒 ： ！
至少小 一 个 数 量级 ， 因此 本 文 分 析 中未 考虑 非
能动设备发生故障的概率。
基 于上 述假 设 ， 根 据 反应 堆 停 堆 和专 设 安 全 设施 驱 动 主要 功 能 ， 建 立 反 应 堆保 护 系统 的 可靠 性 分析方 框 图 ， 如 图 ２和 图 ３ 。
徐冬 苓
（ 上海 核工程研究设计院电气仪控所 ， 上海 ２ ０ ０ ２ ３ ３ ）
摘要 ： 以国内某一核 电厂数字化反应堆保 护系统 的架 构为基 础 ， 反 应堆停 堆 和专设安 全设施驱 动 功能为对象 ， 采用 可靠性 方框 图分析方法 ， 对反应堆保护 系统 的可 用性 和系统 故障率进 行分析 和计算 ，
１ 反应 堆 保 护 系 统 功 能 和 架 构
１ ． １ 系统功 能
险概率评价 中的故障树 （ Ｆ Ｔ Ａ ） 分析法进行定量
可靠性分析。但随着数字化技术越来越多地广
泛应用于核电厂反应堆保护系统 ， 或为完成系 统 某个 功 能 的需 要 ， 在反 应 堆 保 护 系 统 引人 复
靠 性 分 析 方 法 ；同 时 ， 由 于 可 靠 性 方 框 图 （ Ｒ Ｂ Ｄ ） 分析法 本 身 的直 观 和 计 算 简单 等 特 点 ， 更适 合 仪控设 计人 员使 用 。 本 文 以国 内某 一 核 电厂 的反应 堆保护 系统
架构为基础 ， 采用定量可靠性分析中的可靠性
方 框 图分 析 方法 对反 应 堆保 护 系统 进行 建 模 ， 通 过 分 析 和计 算 确 定 Ｒ Ｐ Ｓ系 统 可用 性 和系 统 故 障率 ， 从而 为优 化反 应堆 保 护系统设 计 、 核 电 厂 可 靠 性 分 析 提 供 重 要 的理 论 依 据 和 数 据 支
撑。
析…。在传统 的核 电厂中通常采 用故障模式
垂 一
图 ３ 专设 安全设施 驱动功能路径可靠性方框 图
２ ． ３ 可用性 计算 方法
２ ． ３ ． １ 设备可用性算式 考 虑到反应 堆保 护 系统 的设备 具有 可修 复
或可更换 特性 ， 所 以在一 个无 限 的时 间 内， 可用
Ａ ＝［ １ ＋ Ａ×（ （ １ 一 Ｐ ｅ ）× ＋ ） ］ 一 。（ ２ ）
性 物质 向外释 放 。
１ ． ２ 系统架构
软件危害分析 （ Ｓ Ｈ Ａ） 和寄生 电路分 析方法可
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ —０ ６—１ ５
作者 简介 ： 徐冬 苓 （ １ ９ ７ ９一） ， 女， 吉林 长春 人 ， 工程
师， 硕 士， 从 事核电厂安 全级 仪控 系统设 计 、 反应 堆
塑匦
函
苈
／ —— —— １ ／
■ 皇 — — ＿ ］ｒ Ｈ竺！ — — — ： 望 ■ 塑 — — 竺 ● 堡 — — ： 一 ！
曼 塑 Ｈ坚 ！ 墨 塑 竺 ： ！
亟 亘受匦 亟＝ ］ ｛ 亘
面 两
一 ／ ——— — ，
瓤盘
图 ２ 反应堆停堆功能路径可靠性方框
反 应堆保 护 系统 （ Ｒ ｒ ＇ ｓ ） 是 核 电厂 重 要 的安 全级仪 控系统 ， 为确 保核 电厂 安 全 、 可 靠 的运 行 起 着至关重 要 的作 用 。为 了减少 反应 堆停 堆和 专设 安全设 施动作 ， 提 高 电厂可 用性 和经 济性 ， 需要评 价 Ｒ Ｐ Ｓ系统 的可靠 性 ， 找 到系 统设 计 中 可 能存 在 的缺 陷 和不 足 ， 采 取提 前 和 有效 的预 防措施 ， 以减 少 由于 反应 堆 保 护 系统 故 障 导致 影 响核 电可用性 降低 事件 的发 生 。 目前 ， 反应堆 保 护 系 统 可靠 性 分 析 常用 的 方 法主要 分 为定 性可 靠性 分析 和定 量可靠 性分
杂重 要接 口电路 ， 所 以具 体工 程 实 施 中也 采 用
反应堆保 护系统用 于监测关键 的 电厂参 数， 当核电厂出现异常工况时 ， 触发紧急停堆 ，
防止 事故工 况 扩大 ， 并 减 轻事 故后果 ； 当核 电厂
发生设计基准事故时 ， 例如高能管道断裂事故 ， 首先触发紧急停堆系统使反应堆停堆 ， 同时触 发专 设安 全设施 动作 ， 避 免堆 芯烧 毁 ， 防止放射
保护系统设计。
８ ０２
反应堆保护系统 由 ４个冗余序列 Ａ ｌ 、 Ａ ２ 、 Ｂ ｌ 和Ｂ ２பைடு நூலகம்成 ， 每个序列分别由 ２个多样性组
发生共因故障的概率大大降低 ， 可忽略共 因故 障； 软件经过严 格的质量过程 、 软件 验证和确 认， 因此本 文分析中未考虑软 件 的共 因故障 ； （ ６ ） 由于非能动 设备 故 障（ 如 电缆 和连接 器 ） 产 生的故障影响与它们相连接 的设备相 同， 且发 生故障的概率往往 比能动设备发生故障的概率
结果表 明满足核 电厂系统总体设计要求 ， 并为优化反应堆保 护系统架构 设计 和核 电厂可靠 性分析 提供
了重要理论依据和数据支撑 。 关键词 ： 可用性 ； 故障率 ； 可靠性 方框 图 ； 平均故障修复时间 ； 平均无故 障时 间
中图分类号 ： Ｔ Ｌ ３ ６ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： ０ ２ ５ ８ － ０ ９ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７ ０８ － ０ ２ ０ － ５
第３ ３卷
２ ０ １ ３年
第 ７期
７月
核 电子学 与探 测技术
Ｎｕ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎｉ ｃ ｓ＆ Ｄｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖ０ １ ． ３ ３ Ｎｏ ． ７
Ｊ ｕ ｌ ｙ 。 ２ ０ １ ３
基 于 ＲＢ Ｄ 方 法 的 数 字 化 反 应 堆 保 护 系 统 可 靠 性 分 析
璺 Ｈ璺 竺 ！ 里 堡 丝 矍 垒 ： ！
至少小 一 个 数 量级 ， 因此 本 文 分 析 中未 考虑 非
能动设备发生故障的概率。
基 于上 述假 设 ， 根 据 反应 堆 停 堆 和专 设 安 全 设施 驱 动 主要 功 能 ， 建 立 反 应 堆保 护 系统 的 可靠 性 分析方 框 图 ， 如 图 ２和 图 ３ 。
徐冬 苓
（ 上海 核工程研究设计院电气仪控所 ， 上海 ２ ０ ０ ２ ３ ３ ）
摘要 ： 以国内某一核 电厂数字化反应堆保 护系统 的架 构为基 础 ， 反 应堆停 堆 和专设安 全设施驱 动 功能为对象 ， 采用 可靠性 方框 图分析方法 ， 对反应堆保护 系统 的可 用性 和系统 故障率进 行分析 和计算 ，