非能动系统可靠性分析方法比较

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1、第35卷第2期华电技术Vo1．35No．22013年2月HuadianTechnologyFeb．2013非能动系统可靠性分析方法比较陈娟，周涛，刘亮，王泽雷(华北电力大学核热工安全与标准化研究所，北京102206)摘要：针对核电站非能动系统硬件失效较少、物理过程失效较多的特点，基于非能动系统的定义和主要特性，对其可靠性进行了分析。以非能动余热排出系统和安全壳冷却系统为例，通过对不同非能动系统可靠性分析方法的比较，指出了各种方法的特点和适用情况。由于实际运行数据缺乏，数学方法的引入对非能动可靠性分析具有重要价值。关键词：核电站；

2、非能动系统；可靠性分析；建模方法；比较中图分类号：TL364．3文献标志码：A文章编号：1674—1951(2013)02—0014—04物理现象的发生和其周围环境会影响其性能和稳定0引言性，因为非能动系统的运行依赖于同一个循环中其近年来，随着核工业的发展，非能动系统开始受他系统的行为和性能。此外，对于同一个物理现象到关注¨J。按照国际原子能机构(IAEA)的定义，可能有多个不同的失效模式，因此，在非能动系统不非能动系统由非能动设备组成，依靠自然力(如重可靠性评估的过程中，要求对所有相关失效模式进力或自然对流等)实现事故预防和缓

3、解。由于其中行鉴定。这可以通过危害识别程序来完成，如能动设备的使用率极低，其运行完全依赖系统自身HAZOP，FMEA及PIRT等。的特性，系统大大简化，但人们对于非能动系统可靠与能动系统相比，非能动系统含有极少的能动部性的认识仍存在一定的模糊性，因此，有必要创建准件，系统一旦投入运行则很少由于硬件失效和人为失确的评估方法对其进行分析。误而导致系统不可用。其系统不可用主要是相关物根据有限的测试和运行经验，对非能动部件的理现象失效导致的，当自然力或物理现象与预期情况不可用性进行分析具有一定难度。以典型非能动系出现偏差时，系统可以通过

4、自身实现某种程度的修统为例，对国内外关于其可靠性评估的相关技术进复。但由于缺少运行经验，数据的不确定性成为非能行归纳并给出对比分析，为未来非能动系统的广泛动系统可靠性评估的主要问题之一。通过已有的热应用提供参考，以保障核电站的安全。工水力计算机程序对物理现象进行预测，预测结果与实际值之间具有显著的差异，因此，物理模型的准确1研究对象性也是非能动可靠性评估的主要问题之一。1．1非能动系统的可靠性1．2典型的非能动系统从概念上来讲，非能动系统的可靠性具体可指非能动系统形式多样，目前常见的非能动系统其热工水力的不确定性，包括物理现象的

5、失效、能动主要有非能动余热排出系统、非能动安全壳冷却系设备的失效等，其中物理过程的失效需要借助热工统及非能动安全注入系统等。下面以非能动余热排水力特性分析来判断，因而，选取合理的热工水力分出系统和非能动安全壳冷却系统为例进行分析，其析方法实现非能动过程模拟对于系统可靠性评价具系统示有十分重要的意义。非能动系统可靠性需要从2个方面考虑。一方面，系统或部件的可靠性与能动系统的可靠性水平一致或稍高，可以采用传统方法分析，如果部件失效，则其运行工况改变或支持系统失效。另一方面，收稿日期：2012—09—12；修回日期：2012—12—0

6、6基金项目：国家自然科学基金资助项目(50976033)；空泡物理和自然循环国家重点实验室基金项目(9140C7101030905)；华北电力大学校内211项目(XlO011)图1非能动余热排出系统第2期陈娟，等：非能动系统可靠性分析方法比较·15·非能动余热排出系统利用回路中工质密度差产腾临界温度，认为当t。>t时物理现象失效。生压差，推动工质运动而建立自然循环，将堆芯余热灵敏度具体分析过程如下：导出。由于自然力的数量级较小，因此在能动系统(1)列出由输入、输出参数组成的系统模型样中忽略的摩擦力也需考虑。本点；非能动安全壳冷却

7、系统(PCCS)如图2所示。(2)基于样本点可以利用统计方法(如相关分PCCS由水储存箱连同安全壳屏蔽厂房结构，以及将析法、回归分析法等)得到描述输入参数灵敏度的水从水储存箱送到安全壳壳体的管道和相关仪表、系数，如相关系数(CCs)、标准回归系数(SRCs)、秩阀门构成。PCCS还包括补助水储存箱、再循环泵、相关系数(RCCs)、标准秩回归系数(SRRCs)、公共再循环水管以及供热和化学物品添加的管道。均值(CMNs)及公共中值等(CMDs)；PCCS为反应堆提供了最终热井，可在事故发生后(3)选取灵敏度高的输人参数作为影响模型

8、输对安全壳进行有效冷却，从而保证安全壳不超压并出的关键参数，得到简化模型。迅速降压。以秩转换的回归分析方法为例，进行灵敏度分析，结果见表1。2物理过程建模表1输入参量的标准秩回归系数2．1灵敏度分析方法输入灵敏度输入s灵敏度sRRcsRRcs非能动系统缺乏运行经