秦山三期（重水堆）核电站概率安全评价之共因失效分析方法与应用研究

摘要

本论文研究核电站概率安全评价(PSA)中一个重要的技术专题——共因失效分析。若干装置或部件的功能可能由于出现单一特定事件或原因而失效。共因失效(Common Cause Failure, CCF)是一种相依失效(Dependent Failure),表现为多个冗余部件由于共同的原因同时或在一段短时间间隔内发生失效。在核电站安全相关系统设计中,为确保系统满足安全性和可靠性要求,通常采用冗余设计,即只有系统中执行相同功能的多个相同部件都失效才导致系统失效。早期可靠性工程在进行有冗余设计的系统的可靠度计算时,通常假设冗余部件的失效是相互独立的,而之后根据工业界长期的经验积累,发现冗余部件共因失效对系统总体失效的贡献比单独只考虑部件独立失效对系统总体失效的贡献要大的多,为此,在核电站概率安全评价中,共因失效分析作为概率安全评价一个重要技术专题得到了充分的重视。本论文对共因失效和相依失效基础理论进行了深入研究;以秦山三期(重水堆)核电站(简称秦山三核)2号停堆系统为实例,采用整合部分法(Unified Partial Method, UPM)和α因子法(Alpha-Factor Model)这两种共因失效分析方法对2号停堆系统可靠性通过建立故障树模型进行了对比分析和评价。此外,对秦山三核备用柴油发电机、应急柴油发电机及应急堆芯冷却泵这两类安全重要设备,采用整合部分法分析评价了其共因失效参数,并同压水堆类似功能设备通用共因失效参数进行了对比分析和评价。此类对比分析和评价研究在国际CANDU堆PSA领域还是首次进行。对比分析和评价结论指出:UPM方法对共因失效进行了合适的定性分析和定量计算,此方法更好的结合了核电站工程实践,其计算结果同采用通用α因子参数所得出的计算结果相当,而采用α因子模型则缺乏对共因失效影响因素的定性分析,只是一种定量分析的工具手段,无法结合秦山三核电站实际情况,工程应用价值欠缺。正由于UPM方法很好的结合了核电站工程实践,建议确定UPM方法为秦山三核PSA应用项目应采用的共因失效分析方法;依据UPM方法并结合秦山三核PSA工程实践,通过本论文研究,开发出了秦山三核PSA应用项目将采用的共因失效分析实施程序,将确保系统性的解决秦山三核PSA模型中缺乏共因失效分析内容的问题。本论文研究作为秦山三核PSA应用项目的技术专题——共因失效分析方法论研究及技术方案确定工作,为秦山三核PSA应用项目的顺利开展发挥了重要作用。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 概率安全评价综述

1.2 秦山三核PSA应用项目简介

1.3 课题研究的工程需求、研究现状及现实意义

1.4 论文的主要研究工作

第二章 相依失效与共因失效基础理论

2.1 概述

2.2 NUREG/CR-5485 对相依失效的论述

2.3 IAEA-TECDOC-1135 对相依失效的论述

2.4 共因失效详解

2.5 PSA模型中对相依失效的处理

2.6 共因失效分析流程简介

2.7 共因失效参数模型简介

2.7.1 基本参数模型(Basic Parameter Model)

2.7.2 a 因子模型(Alpha-Factor Model)

2.7.3 多希腊字母模型(Multiple Greek Letter Model, MGL)

2.7.4 β因子模型（Beta Factor Model）

第三章 共因失效分析实例研究

3.1 概述

3.2 SDS#2系统共因失效分析

3.2.1 系统描述

3.2.2 系统建模

3.2.3 筛选分析

3.2.4 UPM方法共因失效分析

3.2.5 Alpha 因子方法共因失效分析

3.3 两类安全重要设备共因失效分析

3.4 结果讨论

第四章 共因失效分析实施程序研究

4.1 概述

4.2 程序开发

第五章 结论

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文

附录

附录 1. SDS#2系统故障树分析割集报告

附录 2. UPM方法子因子详细属性定义表

附录 3. UPM方法 SDS#2系统故障树模型

附录 4. Alpha 因子方法 SDS#2系统故障树模型

附录 5. 共因失效分析实施程序

附录 6. 故障树分析实施程序