概率安全分析課件

1、概率安全分析1概率安全分析2 概述 基本分析方法 事件樹分析方法 故障樹分析方法 人因分析 數(shù)據(jù)及定量化 應(yīng)用前景概率安全分析3 一、背景 概率安全評價（psa）又稱概率風險分析（pra）是一種系統(tǒng)的工程安全評價技術(shù)。 20世紀70年代初，pra技術(shù)逐漸成熟，并在航空與航天部門應(yīng)用成功； 1975年，psa首次應(yīng)用于輕水反應(yīng)堆安全分析，wash-1400報告（rss）； 1979年3月，三里島核電廠2號機組發(fā)生的事故證實了反應(yīng)堆安全研究的預(yù)言。 概率安全分析4 二、意義 它可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷、共因失效概率、各種可能的失效模式和電廠內(nèi)各種不利的系統(tǒng)間相互作用。psa技術(shù)還可以用來估價設(shè)計改動的代價

2、，因此它可以用作設(shè)計決策的重要工具。雖然psa的分析結(jié)果中會給出堆芯熔化的概率及環(huán)境后果，但是很難說這是它的終極目標，更不是它的唯一目標。我們寧可把psa分析過程看作對核電廠的一次全面認識過程，這也許更合乎實際，也更合乎psa技術(shù)的特點。 概率安全分析5 三、分級概率安全分析6概述概率安全分析7一級psa始發(fā)事件分析事件樹分析事故序列定量化原始資料收集故障樹分析不確定性和敏感性 共因失效分析人員可靠性分析建立數(shù)據(jù)庫概率安全分析8 一、始發(fā)事件的定義 始發(fā)事件是事件對電廠運行產(chǎn)生干擾，當電廠的各種緩解系統(tǒng)不能成功運行時，存在堆芯損害的潛在功能。 二、始發(fā)事件的選擇 2.1 放射性釋放的來源和條件

3、 電廠放射性釋放源（反應(yīng)堆堆芯、換料水池、乏燃料處理裝置以及放射性廢物儲存箱）； 運行工況（a:滿功率到一回路壓力大于p11、溫度大于p12;b:p11、p12以下至rra連接條件；c：rra連接至正常冷停堆; d：一回路排水或開口）； 電廠損傷狀態(tài)的定義概率安全分析9 2.2 確定始發(fā)事件清單的方法 工程評價 參考現(xiàn)有清單 演繹分析 運行經(jīng)驗反饋概率安全分析10 2.3 始發(fā)事件清單 大loca 中l(wèi)oca 小loca v-loca 壓力容器破裂 喪失熱阱 喪失給水概率安全分析11 喪失電源 給水管道破口 蒸汽管破口 一回路瞬態(tài) 二回路瞬態(tài) 硼誤稀釋 喪失直流電源 喪失壓縮空氣 sgtr 蒸

4、汽管道破裂疊加sgtr概率安全分析12 三、 電廠安全功能及前沿系統(tǒng) 控制反應(yīng)性（rpr、hhsi） 排出堆芯衰變熱和儲存熱（are和gctc、asg和gctc、hhsi、安注箱和llsi、rra、ptr） 保持反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界完整性（穩(wěn)壓器安全閥、rra安全閥、主泵密封水注入） 保持反應(yīng)堆冷卻劑總量（hhsi、低壓安注系統(tǒng)、accumulator） 保護安全殼完整性（eas）概率安全分析13 事件樹分析（event tree analysis）方法是一種邏輯演繹法。在給定一個始發(fā)時間的前提下，分析此始發(fā)事件可能導(dǎo)致的各種事故序列的結(jié)果，從而定性和定量地評價系統(tǒng)的特性，幫助分析人員獲得正確

5、的決策。 事故序列以圖形表示，且呈樹型，故得名事件樹。概率安全分析14 事件樹分析步驟 1 建立分析的邊界條件 2 定義始發(fā)事件所要求的安全功能 3 確定成功準則 4 建立事件樹 5 邏輯簡化概率安全分析15 舉例概率安全分析16故障樹分析 什么是故障樹什么是故障樹 一種圖形化的、演繹的靜態(tài)分析方法，分析系統(tǒng)是如何失效的； 從不期望的事件開始，分析可能造成“頂事件”的各種因素，按邏輯關(guān)系從上至下分析，直至找到導(dǎo)致頂事件發(fā)生的最終原因 顯式構(gòu)模表達多重故障 用于評估系統(tǒng)的不可用度概率安全分析17故障樹分析 故障樹分析的步驟故障樹分析的步驟 (1)、建樹前的準備 熟悉系統(tǒng) (2)、選取頂事件 定義

6、系統(tǒng)任務(wù)、邊界、功能范圍 系統(tǒng)的簡化流程圖 系統(tǒng)和部件的初始/分析狀態(tài) 系統(tǒng)和部件的成功準則概率安全分析18故障樹分析 (3)、失效模式與效應(yīng)分析 fmea (4)、從頂事件開始，由上至下尋找可能導(dǎo)致該事件發(fā)生的直接原因，直至分析到已探明發(fā)生原因的故障（即基本事件），形成故障樹。概率安全分析19故障樹分析概率安全分析20故障樹分析概率安全分析21故障樹分析概率安全分析22故障樹分析概率安全分析23人因分析 （1）類型a：始發(fā)事件前的人員動作，影響系統(tǒng)或部件的不可用性； （2）類型b：引起始發(fā)事件的人員動作； （3）類型c：響應(yīng)始發(fā)事件而進行的人員動作。概率安全分析24人因分析 a 類人員可靠性

7、分析asep c類人員可靠性分析therp+hcr概率安全分析25人因分析 始發(fā)事件前hra分析始發(fā)事件發(fā)生前人員動作（類型a）的可靠性。 始發(fā)事件前人員動作：電站正常運行期間發(fā)生的、會影響部件或系統(tǒng)安全功能的人員行動概率安全分析26人因分析始發(fā)事件后hra分析例子sgtr事件描述： 反應(yīng)堆自動停堆，安注自動投入，安注保護信號將觸發(fā)主給水隔離和啟動輔助給水。 操縱員進入eop規(guī)程，根據(jù)主控制室征兆判斷事故。所依據(jù)的征兆包括：二次側(cè)劑量水平和蒸汽發(fā)生器水位的變化識別事故的蒸汽發(fā)生器。蒸汽發(fā)生器傳熱管斷裂事故sgtr中的人誤事件為例概率安全分析27 識別出事故的蒸汽發(fā)生器后需要將其隔離，其目的是避

8、免事故蒸汽發(fā)生器被充滿水，導(dǎo)致事故蒸汽發(fā)生器的大氣排放閥或主蒸汽安全閥帶水向環(huán)境排放。 為了進可能快地減少直至終止一二回路的泄漏，必須通過一回路的降溫、降壓來實現(xiàn)，然后將機組帶到余熱去除系統(tǒng)投入，并最終將機組帶到冷停堆工況以便維修事故蒸汽發(fā)生器 sgtr事件運行規(guī)程：sgtr事故后的應(yīng)急規(guī)程是a3規(guī)程概率安全分析28sgtr始發(fā)事件發(fā)生后需要保證的安全功能有：1緊急停堆(rps) 2輔助給水和主給水系統(tǒng)的投入(afw/mfw)3隔離事故蒸汽發(fā)生器（fsgis）4用完好的蒸汽發(fā)生器進行降溫5高壓安注(hpi)6沖排冷卻（feed&bleed）7余熱去除（rhr）找出sgtr始發(fā)事件發(fā)生后

9、，7個功能題頭中需要實現(xiàn)的人員動作。這個步驟原則上有事件樹分析人員和hra分析人員共同完成。sgtr事件樹各個題頭中有多少個操縱員動作需要完成，在不同的電站由于規(guī)程、自動化程度等差異，是不同的。概率安全分析29破損sg隔離的相關(guān)規(guī)程（假定）：a3規(guī)程第2步：識別破管蒸汽發(fā)生器失控上升-或-主蒸汽管道n-16儀放射性高-或-蒸汽發(fā)生器排污水放射性高-或-蒸汽發(fā)生器取樣放射性高-或-抽氣器排汽放射性高概率安全分析30 破損sg隔離的相關(guān)規(guī)程（假定）： a3規(guī)程第3步： a.調(diào)整破管蒸汽發(fā)生器的大氣釋放閥開啟設(shè)定值至7.0mpa b.確認破管蒸汽發(fā)生器的大氣釋放閥-關(guān)閉 c.關(guān)閉破管蒸汽發(fā)生器的主蒸

10、汽隔離閥及其旁路閥 d.隔離破管蒸汽發(fā)生器的排污 e.關(guān)閉破管蒸汽發(fā)生器的主蒸汽隔離閥前疏水閥概率安全分析31 破損sg隔離的相關(guān)規(guī)程（假定）： a3規(guī)程第4步： 檢查破管蒸汽發(fā)生器的水位 a.窄量程水位-大于9.1m b.隔離給水概率安全分析32 分析中的相關(guān)假設(shè)： 1.使用了eop規(guī)程，且操縱員經(jīng)過良好的培訓(xùn) 2.操縱員一步一步按照規(guī)程進行操作 3.診斷可用時間窗口：30分鐘 4.壓力水平：中等 5. 操縱員培訓(xùn)和經(jīng)驗：sgtr培訓(xùn)水平良好，經(jīng)驗良好 6. 人員恢復(fù)的可能性：值長和sta，假定與操縱員的相關(guān)性中等，根據(jù)表格2021item3（b），每一個恢復(fù)因子為0.19，取0.2 概率安

11、全分析33 分析過程： 1.診斷失誤概率 根據(jù)假設(shè)，診斷可用時間為30m，得到診斷失誤概率為：0.001 2. 動作失誤概率 在正確診斷的情況下，操縱員仍有可能在動作的執(zhí)行過程出現(xiàn)錯誤。根據(jù)e3規(guī)程，操縱員總共需要進行5步主要的操作，假定任何一步出現(xiàn)錯誤，都將導(dǎo)致任務(wù)失敗。因此需要將5個步驟的動作失誤概率相加。概率安全分析34概率安全分析35模型鏈接與定量化 編碼系統(tǒng) 模型的鏈接 定量化計算概率安全分析36編碼系統(tǒng) 編碼系統(tǒng)基本原則 編碼的唯一性和一致性 編碼的唯一性和一致性是指在psa模型中的任一事件（包括始發(fā)事件、設(shè)備失效模式、題頭事件、人因事件、故障樹中的邏輯門等）有且僅有一種編碼進行表

12、示 編碼的完備性 編碼系統(tǒng)一般應(yīng)能涵蓋故障樹和事件樹分析中遇到的所有情況 需不斷地對編碼系統(tǒng)進行補充和完善 補充與完善要保證兼容性 編碼的簡潔明了和易讀性 編碼應(yīng)能很好地表達所要求的內(nèi)容，并盡可能多地直接反映出所包含的信息。概率安全分析37模型鏈接 一個psa模型不可能是一個人完成的，一定是多個人努力的結(jié)果 將多個人完成的多個模型鏈接成一個完整的、可計算的模型，是模型鏈接的主要內(nèi)容 由專人完成，需要對軟件的使用很熟悉概率安全分析38 數(shù)據(jù)輸入 由數(shù)據(jù)分析人員根據(jù)編碼系統(tǒng)，將設(shè)備失效參數(shù)、共因失效參數(shù)統(tǒng)一輸入到一個新建模型中，并分發(fā)給其他分析人員 在后續(xù)的構(gòu)建模型過程中，若有增加失效參數(shù)的需要，

13、必須通過數(shù)據(jù)分析人員和編碼制定者討論后，確定新增加參數(shù)的編碼和取值 系統(tǒng)分析人員在分發(fā)的包括有失效參數(shù)的模型上建立各自的故障樹 一定要嚴格按照編碼系統(tǒng)確定基本事件的編碼 系統(tǒng)間共用部分，需要相關(guān)分析人員討論，確定各自的分析邊界 需要調(diào)用其它故障樹的，以轉(zhuǎn)移門或待發(fā)展事件表示，不同的人調(diào)用相同的支持系統(tǒng)，轉(zhuǎn)移門或待發(fā)展事件的編碼必須相同 構(gòu)建的故障樹模型包括共因失效組，不同人員涉及到的相同設(shè)備的共因失效組，相關(guān)人員要進行討論概率安全分析39 將多人構(gòu)建的包括有故障樹的多個模型整合到一個模型中 利用risk spectrum的導(dǎo)入/導(dǎo)出功能 先把支持系統(tǒng)故障樹導(dǎo)入到一個模型中，而且獨立性最強的故障

14、樹，最先導(dǎo)入 與后面的系統(tǒng)故障樹整合時，打開要整合的系統(tǒng)故障樹模型，再導(dǎo)入已經(jīng)整合的模型，即，用整合好的模型覆蓋未整合的模型中的相同部分 再將前沿系統(tǒng)的故障樹整合到已經(jīng)包括有所有支持系統(tǒng)故障樹的模型中 所有故障樹都整合到一個模型中后，逐個將代表支持系統(tǒng)故障樹的轉(zhuǎn)移門或待發(fā)展事件替換為相應(yīng)的故障樹邏輯門 只有轉(zhuǎn)移門或待發(fā)展事件編碼相同，才利于查找概率安全分析40 收集事件序列分析人員提供的事件樹題頭和后果，由專人匯總各題頭的成功準則，確定各題頭和后果的編碼 由模型鏈接者負責將所有題頭事件（包括始發(fā)事件）和后果輸入到模型中，并將模型分發(fā)給事件序列分析人員 事件序列分析人員建立各自的事件樹，并選擇各

15、題頭（包括始發(fā)事件）的輸入，確定事件序列的后果 若有需要增加的題頭和后果，一定不能擅自增加，要通過模型鏈接者和編碼制定者 采用故障樹整合類似的方法，將事件樹整合到一個模型中概率安全分析41定量化計算 故障樹的定量化 事件序列的定量化 一組事件樹的同一后果的定量化概率安全分析42發(fā)展應(yīng)用 目前，美國在psa的應(yīng)用領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。美國核管會新的核電廠監(jiān)督檢查大綱的一個重要建立基礎(chǔ)就是psa的應(yīng)用。同時，psa也被廣泛應(yīng)用于nrc的法規(guī)制定、修改以及對電廠所提與許可證條件相關(guān)的變更申請的審批。美國近幾年來有多座核電廠提升了功率，這正是psa應(yīng)用所取得的一個重要成果。 總的來說，psa應(yīng)用通常可劃分

16、為三大類。它們是： 設(shè)計和程序的適用性確定； 運行活動的優(yōu)化； 管理應(yīng)用。 概率安全分析43 設(shè)計和程序適用性確定是一種比較成熟的psa應(yīng)用。早期執(zhí)行psa的主要目的是計算堆芯損壞概率和確定決定整體風險的事故序列。psa在這方面的具體應(yīng)用如下： 評估設(shè)計特點； 與安全目標作比較； 設(shè)計變更/修改； 程序的評價/改進。 概率安全分析44 隨著電廠日益認識到psa在優(yōu)化運行活動方面的應(yīng)用不僅能方便運行和增加安全，而且能降低費用，這種應(yīng)用日趨廣泛。這種應(yīng)用需要對整個psa進行快速的重復(fù)計算，因而需要使用個人計算機和psa軟件。大部分這類應(yīng)用是基于所確定的設(shè)備（活動）的重要性，但是對每一具體應(yīng)用而言，

17、它都有一些明顯的特征。最普通的這類應(yīng)用包括： 維修優(yōu)化； 配置控制； 技術(shù)規(guī)格書的改進。 概率安全分析45 對于核管理機構(gòu)而言，psa是一個有用的工具，許多國家的核電公司被要求執(zhí)行psa。雖然psa被要求用作現(xiàn)有安全分析和管理的補充，但許多管理決策都是使用psa理論作出的。psa在管理領(lǐng)域的應(yīng)用可包括以下幾類： 基于風險的管理； 事件分析； 基于psa的檢查； 基于風險的指標。 概率安全分析4620世紀80年代末，我國的一些研究機構(gòu)，如清華大學、上海核工程研究設(shè)計院等單位開始進行psa方面的跟蹤和研究工作。目前，秦山、期，中國廣東核電集團公司等都在對自己的核電廠進行psa的開發(fā)和應(yīng)用工作，但這些工作僅限于1級psa