實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在田灣核電站的研發(fā)與應(yīng)用

顧曉慧，鮑振利，于文革，劉曉云，韓 琦

(中國(guó)核電江蘇核電有限公司，江蘇連云港222042)

實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在田灣核電站的研發(fā)與應(yīng)用

顧曉慧，鮑振利，于文革，劉曉云，韓 琦

(中國(guó)核電江蘇核電有限公司，江蘇連云港222042)

風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是概率安全分析最重要的應(yīng)用工具之一，在全球各核電站風(fēng)險(xiǎn)決策領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。本文詳細(xì)介紹了田灣核電站風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)模型的研發(fā)與管理，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與多用戶應(yīng)用、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)研發(fā)與應(yīng)用、計(jì)劃自動(dòng)導(dǎo)入和計(jì)算時(shí)效性提升等重要特征，以及在電站的針對(duì)性應(yīng)用方案研究，最后討論了風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的問(wèn)題與挑戰(zhàn)。

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；概率安全分析；田灣核電站

根據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)的定義[1]，風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)與特定電廠有關(guān)的實(shí)時(shí)分析工具，根據(jù)系統(tǒng)和部件實(shí)際狀態(tài)確定即時(shí)風(fēng)險(xiǎn)。自從1988年世界上第一款風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(Risk Monitor，RM)在英國(guó)應(yīng)用以來(lái)，目前已經(jīng)有超過(guò)110個(gè)核電站在使用該工具幫助核電站進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)決策。國(guó)內(nèi)先后有大亞灣、秦山三期、田灣開(kāi)發(fā)了風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[2-4]，后續(xù)又有秦山二期[5]和秦山一期方家山項(xiàng)目已經(jīng)或者正在開(kāi)發(fā)該系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)近30年的實(shí)踐，風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在如下方面顯示其巨大的效益：

(1) 通過(guò)定量化評(píng)估核電站機(jī)組任意狀態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)，強(qiáng)化核電站的風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)和核安全管理，提高核電站安全性；

(2) 通過(guò)發(fā)現(xiàn)、評(píng)估、去除運(yùn)行時(shí)不必要的保守，提高核電站經(jīng)濟(jì)性。

2010年2月，國(guó)家核安全局發(fā)布的《技術(shù)政策：概率安全分析技術(shù)在核安全領(lǐng)域中的應(yīng)用》明確了概率安全分析(Probabilistic Safety Assessment，PSA)在核電站的應(yīng)用方向[6]。田灣核電站積極響應(yīng)國(guó)家政策，開(kāi)發(fā)了多個(gè)PSA應(yīng)用工具，田灣核電站風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(Tianwan Nuclear power plant Risk Monitor，TNRM)便是其中之一。本文詳細(xì)介紹了TNRM的功能、特色，在電站內(nèi)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，以及在應(yīng)用過(guò)程中遇到的挑戰(zhàn)和未來(lái)的計(jì)劃。

1 TNRM概述

田灣核電站一期工程1、2號(hào)機(jī)組采用俄羅斯VVER核電機(jī)組，擁有雙層安全殼、四通道安全系統(tǒng)、堆芯捕集器和全數(shù)字化儀控系統(tǒng)(Digital Control System，DCS)等先進(jìn)特色。

TNRM軟件架構(gòu)分為模型編譯層、前端顯示與編輯層和后臺(tái)計(jì)算層，如圖1所示。TNRM功能界面主要包括6個(gè)模塊：風(fēng)險(xiǎn)查看模塊、實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)模塊(運(yùn)行模塊)、計(jì)劃模塊和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估(what-if)模塊、參數(shù)設(shè)置模塊和用戶管理模塊。包括如下基本功能：管控機(jī)組運(yùn)行安全、記錄機(jī)組實(shí)際的運(yùn)行操作、分析優(yōu)化維修計(jì)劃、縱深防御分析、對(duì)運(yùn)行/備用設(shè)備以及維修/檢查設(shè)備進(jìn)行重要度分析與排序等。供5類主要人員使用，如表1所示。

圖1 TNRM軟件架構(gòu)Fig.1 the framework of TNRM

表1 TNRM使用人員與職責(zé)

2 實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)模型研發(fā)與管理

TNRM實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)模型包括功率工況、低功率與停堆工況一級(jí)PSA，以堆芯損壞頻率(Core Damage Frequency，CDF)為評(píng)價(jià)目標(biāo)。

2.1 實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)模型研發(fā)

風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的PSA模型即實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)模型是風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)與管理的技術(shù)基礎(chǔ)，是基于運(yùn)行階段PSA模型去除平均風(fēng)險(xiǎn)概念、不平衡假設(shè)等建模方法進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)完成的[7]。運(yùn)行階段PSA模型反映的是年平均風(fēng)險(xiǎn)，不能反映電廠的實(shí)時(shí)狀態(tài)，無(wú)法直接用于電廠的實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，必須開(kāi)發(fā)出符合電廠實(shí)際情況的實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)模型，才能保證實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)結(jié)果的合理性。

主要涉及的技術(shù)工作如下：

(1) 建立系統(tǒng)、設(shè)備與基本事件的對(duì)應(yīng)關(guān)系。PSA模型主要是由設(shè)備的基本事件通過(guò)一定的邏輯聯(lián)系在一起。建立設(shè)備與基本事件的對(duì)應(yīng)關(guān)系也就是實(shí)現(xiàn)了設(shè)備與PSA模型的聯(lián)系。

(2) 集總始發(fā)事件的處理。通常情況下，核電廠運(yùn)行PSA模型中將發(fā)生在不同環(huán)路的始發(fā)事件歸為一類進(jìn)行處理，即使用集總(歸類)始發(fā)事件，這樣的假設(shè)相對(duì)于計(jì)算平均風(fēng)險(xiǎn)是合理的。但是，田灣核電站1、2號(hào)機(jī)組擁有4個(gè)環(huán)路，每個(gè)環(huán)路配置獨(dú)立的安全通道，在電廠實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中由于配置狀態(tài)的不同，會(huì)導(dǎo)致安全系統(tǒng)不同通道間產(chǎn)生差異，這樣的假設(shè)就會(huì)導(dǎo)致模型無(wú)法反映電廠實(shí)際配置。因此，在建立實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)模型的過(guò)程中，需要對(duì)運(yùn)行PSA模型的各個(gè)集總始發(fā)事件進(jìn)行拆分，并分別建立相應(yīng)的事件樹(shù)，完善對(duì)應(yīng)的事故序列。

(3) 維修?；?。在運(yùn)行PSA模型中，通常根據(jù)電廠設(shè)備平均維修時(shí)間的統(tǒng)計(jì)結(jié)果得出設(shè)備維修不可用度，并采用一個(gè)基本事件來(lái)處理。但是，在實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)分析中，設(shè)備是否退出服務(wù)進(jìn)行維修以及相應(yīng)的維修時(shí)間是由電廠的實(shí)際運(yùn)行信息決定的，因此在實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)模型中應(yīng)將原維修事件予以刪除或者置為“false”，并根據(jù)實(shí)際情況確定設(shè)備是否在維修。

(4) 環(huán)境因子設(shè)定。環(huán)境因子主要反映電廠運(yùn)行環(huán)境的變化對(duì)始發(fā)事件發(fā)生頻率的影響，主要考慮了惡劣天氣例如暴風(fēng)以及季節(jié)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的影響。

(5) 冗余通道的對(duì)稱性。在運(yùn)行階段PSA模型中，假定了某些系統(tǒng)的某幾個(gè)列處于運(yùn)行，而另外幾個(gè)列處于備用，但是在實(shí)際機(jī)組狀態(tài)中可能會(huì)剛好相反。因此，在實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)模型中需要進(jìn)行擴(kuò)充建模，并設(shè)定相應(yīng)的房形事件予以控制，即建立全失效模式模型。

(6) 建立縱深防御模型。風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的縱深防御功能主要是從定性的角度說(shuō)明實(shí)現(xiàn)電廠縱深防御功能的相關(guān)系統(tǒng)的狀態(tài)，田灣核電站主要從維持反應(yīng)堆次臨界、防止放射性釋放、維持堆芯冷卻、重要支持系統(tǒng)(應(yīng)急電源、冷卻水等)這四個(gè)方面予以考慮，判斷準(zhǔn)則如表2所示。

表2 模型縱深防御狀態(tài)準(zhǔn)則表

注：① Nmin為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)功能所需的最小列數(shù)， ② Nconfig為電廠當(dāng)前配置下該系統(tǒng)的實(shí)際可用列數(shù)。

2.2 實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)模型管理

當(dāng)基準(zhǔn)PSA模型升版后，實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)模型需要進(jìn)行相應(yīng)的升版，或者當(dāng)發(fā)現(xiàn)實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)模型中存在不準(zhǔn)確的建模部分需要修正時(shí)，可通過(guò)Risk Spectrum軟件直接對(duì)實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)模型進(jìn)行修正或者升版工作，而無(wú)需對(duì)實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)模型進(jìn)行后處理，經(jīng)編譯后即可直接導(dǎo)入TNRM。該方案杜絕了由于后處理引發(fā)模型錯(cuò)誤的可能性，簡(jiǎn)化了實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)模型的維護(hù)與升版工作[8]、[9]。

當(dāng)實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)模型更新并導(dǎo)入TNRM后，需在TNRM中判斷此次模型的更新是因系統(tǒng)/設(shè)備或者數(shù)據(jù)的變更引起的，還是對(duì)PSA模型錯(cuò)誤或者不完善進(jìn)行的修正：

(1) 若是對(duì)機(jī)組系統(tǒng)/設(shè)備配置或者數(shù)據(jù)變更做出的模型升版，新的模型應(yīng)繼承舊模型；

(2) 若是對(duì)模型的錯(cuò)誤或者不完善進(jìn)行修正，新的模型應(yīng)替代以往的模型，并對(duì)以往的數(shù)據(jù)進(jìn)行重新分析；

(3) 不同版本的模型都保存在服務(wù)器，并無(wú)縫地整合在一起，模型的變更信息得以保存并可以很容易地進(jìn)行跟蹤，這就確保了任意時(shí)刻的機(jī)組狀態(tài)都以實(shí)時(shí)的、正確的模型為基礎(chǔ)分析計(jì)算的。

3 重要特征

目前世界上有超過(guò)110個(gè)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)行，國(guó)內(nèi)有大亞灣、秦山三廠、秦山二廠等核電站使用風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本節(jié)主要介紹TNRM的重要特征。

3.1 網(wǎng)絡(luò)版應(yīng)用與多用戶操作

美國(guó)多數(shù)核電站使用單機(jī)版RM。TNRM是基于服務(wù)器-瀏覽器架構(gòu)開(kāi)發(fā)的，如圖2所示。服務(wù)器端按功能分為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(Web Server)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器(DB Server)和計(jì)算服務(wù)器(Calculation Server)。田灣核電站的所有員工可從公司主頁(yè)鏈接直接訪問(wèn)TNRM。TNRM所有數(shù)據(jù)均集中在服務(wù)器端進(jìn)行操作，使得電站人員在應(yīng)用該系統(tǒng)時(shí)，所有的操作變得更具可追溯性，并且保證了系統(tǒng)中機(jī)組狀態(tài)的唯一性、正確性。

圖2 TNRM網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖Fig.2 the framework of TNRM

3.2 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

RM在時(shí)效上主要有三方面的功能，如圖3所示。RM對(duì)于過(guò)去和未來(lái)的時(shí)效性要求相對(duì)不是很高，而對(duì)于“當(dāng)下”的時(shí)效性則要求非常高——對(duì)機(jī)組組態(tài)發(fā)生的變化需要在第一時(shí)間內(nèi)予以反映。截至目前尚未有其他電站的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力[1,2,5,8]。

田灣核電站1、2號(hào)機(jī)組擁有DCS系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)TNRM的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提供了可能性。為避免TNRM對(duì)機(jī)組安全性帶來(lái)影響，TNRM從中間服務(wù)系統(tǒng)即實(shí)時(shí)參數(shù)系統(tǒng)(PI)讀取儀控信號(hào)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)拓?fù)鋱D如圖4所示，通過(guò)執(zhí)行本文制定的系統(tǒng)/設(shè)備測(cè)點(diǎn)映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)TNRM的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力。

圖3 RM關(guān)于時(shí)間性的功能Fig.3 the function of RM in time

圖4 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)框架圖Fig.4 The framework of real-time monitor

DCS信號(hào)繁多，約6萬(wàn)多個(gè)，且與實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)模型中系統(tǒng)/設(shè)備失效模式無(wú)法一一對(duì)應(yīng)，如何進(jìn)行儀控信號(hào)(Instrument Control Signal, ICS)篩選，如何建立DCS信號(hào)與實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)模型中系統(tǒng)/設(shè)備狀態(tài)的映射關(guān)系成為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。TNRM同時(shí)監(jiān)測(cè)一、二號(hào)機(jī)組的狀態(tài)，對(duì)于每臺(tái)機(jī)組實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)模型中分別?；?670個(gè)設(shè)備，239個(gè)系統(tǒng)/列。TNRM中表征機(jī)組狀態(tài)變化的操作包括如下幾類：

(1) 機(jī)組工況切換；

(2) 設(shè)備退出、恢復(fù)服務(wù)；

(3) 系統(tǒng)/列運(yùn)行與備用切換；

(4) 系統(tǒng)/設(shè)備試驗(yàn)；

(5) 環(huán)境因子設(shè)置等。

由于設(shè)備退出、恢復(fù)以及系統(tǒng)/列的運(yùn)行與備用狀態(tài)變化較為頻繁，且對(duì)機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)影響較大，本系統(tǒng)通過(guò)預(yù)定的轉(zhuǎn)換規(guī)則，將儀控信號(hào)的變化轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)模型信息的變更，主要實(shí)現(xiàn)了這兩類操作的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、分析，其中設(shè)備退出、恢復(fù)操作又細(xì)分為能動(dòng)設(shè)備、測(cè)量?jī)x器設(shè)備和特殊設(shè)備等三類。除去部分只有模擬量ICS的傳感器，共實(shí)現(xiàn)1026個(gè)重要安全設(shè)備的信號(hào)與狀態(tài)的映射規(guī)則。典型映射規(guī)則示例如表3和表4所示。

表3 設(shè)備與儀控信號(hào)映射規(guī)則示例

表4 系統(tǒng)/列運(yùn)行與備用的切換信號(hào)示例

TNRM實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到機(jī)組狀態(tài)發(fā)生改變，立即通過(guò)上述開(kāi)發(fā)的映射規(guī)則反映到實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)模型中，并自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算分析生成相應(yīng)的輸出。由于該功能的開(kāi)發(fā)，理論上在整個(gè)機(jī)組運(yùn)行期間，運(yùn)行人員無(wú)需對(duì)TNRM進(jìn)行操作。運(yùn)行人員賬號(hào)登陸后，風(fēng)險(xiǎn)主頁(yè)面(見(jiàn)圖5)永久性登錄不登出，并實(shí)時(shí)刷新，結(jié)合實(shí)時(shí)采集機(jī)組數(shù)據(jù)能力，實(shí)現(xiàn)了利用PSA對(duì)機(jī)組狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)分析、實(shí)時(shí)反饋。經(jīng)過(guò)在核電站兩年的運(yùn)行實(shí)踐表明，TNRM能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)組狀態(tài)精準(zhǔn)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、監(jiān)督。

圖5 TNRM風(fēng)險(xiǎn)主頁(yè)面Fig.5 Main risk page of TNRM

3.3 計(jì)劃自動(dòng)導(dǎo)入

國(guó)內(nèi)部分RM使用甘特圖[2]、[8]制定與編輯計(jì)劃，該方案直觀可視但操作不易。

核電站制定的計(jì)劃包括全電站所有生產(chǎn)、運(yùn)行相關(guān)項(xiàng)目，而TNRM以CDF為分析目標(biāo)分析了影響堆芯安全的系統(tǒng)/設(shè)備，如何從包羅萬(wàn)象的生產(chǎn)計(jì)劃中快速地識(shí)別出TNRM需要分析的內(nèi)容成為關(guān)鍵。

TNRM針對(duì)田灣特定的生產(chǎn)計(jì)劃格式開(kāi)發(fā)了自動(dòng)導(dǎo)入模塊，通過(guò)對(duì)KKS碼的識(shí)別篩選出影響CDF的內(nèi)容。該模塊的開(kāi)發(fā)提升了TNRM在生產(chǎn)計(jì)劃方面的使用效率、頻率和正確率。

3.4 計(jì)算時(shí)效性

TNRM使用重解法確保計(jì)算精度，即每一次計(jì)算都基于對(duì)構(gòu)建的大故障樹(shù)進(jìn)行完全求解。TNRM實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)組狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)后，計(jì)算速度成為最重要的關(guān)鍵點(diǎn)之一，TNRM使用國(guó)際先進(jìn)的計(jì)算引擎RSAT，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試與實(shí)際應(yīng)用，單次重解時(shí)間控制在2分鐘左右，能夠滿足電站的生產(chǎn)運(yùn)行需求。

網(wǎng)絡(luò)版的TNRM由于允許多用戶同時(shí)操作，可能發(fā)生多個(gè)并發(fā)的計(jì)算需求，計(jì)算速度更為重要。對(duì)于此，TNRM做出如下一系列改進(jìn)措施：

(1) 執(zhí)行計(jì)算異步處理，風(fēng)險(xiǎn)曲線在計(jì)算完畢后予以更新，避免對(duì)正在計(jì)算的狀態(tài)點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)計(jì)算；

(2) 使用并行式計(jì)算方案，計(jì)算能力可隨著服務(wù)器計(jì)算核心的擴(kuò)展而得到增強(qiáng)；

(3) 使用智能的計(jì)算排序方案以高效處理計(jì)算需求，即設(shè)置了計(jì)算需求優(yōu)先級(jí)，例如在線監(jiān)測(cè)的計(jì)算需求總是高于計(jì)劃；

(4) 為避免重復(fù)計(jì)算，如果相同的機(jī)組狀態(tài)已經(jīng)計(jì)算過(guò)，那么結(jié)果就被直接引用，新的計(jì)算只在當(dāng)機(jī)組狀態(tài)發(fā)生改變并且該狀態(tài)點(diǎn)從未計(jì)算過(guò)時(shí)發(fā)生。

4 電站應(yīng)用

2013年9月，田灣核電站開(kāi)始試運(yùn)行TNRM，2014年8月正式上線運(yùn)行，至今已有30余月的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

TNRM最重要的應(yīng)用就是建立貼合田灣實(shí)際情況的管理方案，將TNRM應(yīng)用到電站生產(chǎn)流程中去。經(jīng)過(guò)對(duì)生產(chǎn)部門開(kāi)展大量的宣傳、培訓(xùn)，并根據(jù)田灣技術(shù)特征建立如下應(yīng)用方案。

4.1 確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)管理方案

TNRM中包含功率工況、低功率與停堆工況一級(jí)PSA模型，所以選擇堆芯損壞頻率(CDF)作為風(fēng)險(xiǎn)控制的基礎(chǔ)。RM對(duì)每個(gè)機(jī)組組態(tài)分析出量化的風(fēng)險(xiǎn)值，對(duì)于PSA專業(yè)人士來(lái)說(shuō)不同的具體的數(shù)值代表了不同含義，但是對(duì)于非PSA專業(yè)人士來(lái)說(shuō)，只需關(guān)注風(fēng)險(xiǎn)值的變化范圍。目前國(guó)際上美國(guó)、俄羅斯等9個(gè)國(guó)家52個(gè)核電站的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用了三種風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)(綠、黃、紅區(qū))或者四種風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)(綠、黃、橙、紅區(qū))兩種管理方案，有83%使用了四種風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理[1]、[10]，TNRM亦采用四種風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)管理方案。TNRM對(duì)不同的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)給出了對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管理行動(dòng)，如表5所示。

表 5 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)與管理行動(dòng)

備注*：理論上禁止計(jì)劃人員安排計(jì)劃使得機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)入紅色區(qū)域。

4.2 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)閾值的確定

國(guó)際上風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)閾值的劃分可分為如下兩種方式[11]：

(1) 采用基準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)的倍數(shù)，比如2倍、5倍、10倍和100倍的基準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)等?；鶞?zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)即假設(shè)機(jī)組處于沒(méi)有因維修、試驗(yàn)等導(dǎo)致設(shè)備/系統(tǒng)不可用的狀態(tài)，即零維修狀態(tài)下的風(fēng)險(xiǎn)。

(2) 采用確定的風(fēng)險(xiǎn)值，比如1E-5、1E-4和1E-3/堆年作為劃分標(biāo)準(zhǔn)，采用這類方式的機(jī)組基準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)一般在1E-5量級(jí)。

田灣核電站一級(jí)PSA基準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)CDF值為1E-6量級(jí)，小于國(guó)際大部分機(jī)組1-2個(gè)量級(jí)，若采用第二種方式，風(fēng)險(xiǎn)裕量很大，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間試運(yùn)行發(fā)現(xiàn)這種方案對(duì)機(jī)組運(yùn)行近乎無(wú)指導(dǎo)意義，所以TNRM選擇采取基準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)倍數(shù)作為風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的閾值。

田灣擁有四個(gè)通道的安全系統(tǒng)，兩個(gè)安全通道不可用時(shí)電站需采取技術(shù)規(guī)格書規(guī)定的行動(dòng)措施。本文對(duì)安全系統(tǒng)和重要緩解系統(tǒng)例如應(yīng)急柴油機(jī)系統(tǒng)XKA、安全殼噴淋系統(tǒng)JMN、高壓安注系統(tǒng)JND、低壓安注系統(tǒng)JNG1、中壓安注系統(tǒng)JNG2、應(yīng)急給水系統(tǒng)LAR/LAS、應(yīng)急注硼系統(tǒng)JDH、蒸汽發(fā)生器大氣排放閥LBU等進(jìn)行假設(shè)性分析計(jì)算，當(dāng)基準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)提高30%時(shí)能夠包絡(luò)大部分的兩個(gè)安全通道不可用時(shí)機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)，為了將PSA能夠貼切地指導(dǎo)電站工作，設(shè)定如下規(guī)則：

(1) 將基準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)值的1.3倍作為黃色-綠色劃分值；

(2) 根據(jù)國(guó)家最新要求，要求新建機(jī)組的CDF值不高于1E-5，RM的橙區(qū)起始風(fēng)險(xiǎn)線取值為1E-5；

(3) 國(guó)際上僅對(duì)紅區(qū)起始線有比較統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，即為1E-3，RM亦采取該標(biāo)準(zhǔn)[4]。

5 結(jié)論與展望

TNRM在原軟件雛形基礎(chǔ)上對(duì)軟件功能、管理應(yīng)用兩方面根據(jù)田灣實(shí)際情況進(jìn)行了大量的創(chuàng)新。TNRM在功能方面，具有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分析，生產(chǎn)計(jì)劃自動(dòng)篩選導(dǎo)入，計(jì)算速度快時(shí)效性高，模型管理便捷不易出錯(cuò)等多個(gè)特色。在應(yīng)用方面，TNRM根據(jù)VVER機(jī)組特點(diǎn)、生產(chǎn)運(yùn)行流程，加強(qiáng)培訓(xùn)與宣傳，建立了適合田灣核電站的管理應(yīng)用程序，使得TNRM在田灣的應(yīng)用有了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。TNRM若未根據(jù)田灣實(shí)際情況開(kāi)發(fā)相應(yīng)的功能特色、管理應(yīng)用方案，TNRM就不能夠應(yīng)用到計(jì)劃、生產(chǎn)這些重要部門中去。

但是，TNRM存在著一些不足，這同樣也是絕大多數(shù)同類系統(tǒng)的不足，例如尚未考慮共因失效的處理，未考慮設(shè)備的不同失效模式等。希望廣大PSA工作者在未來(lái)的工作中能夠?yàn)樯鲜鰡?wèn)題研發(fā)出好的解決方案。

田灣核電站將繼續(xù)保持并強(qiáng)化TNRM于實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)、計(jì)劃管理等方面的應(yīng)用，計(jì)劃將基于TNRM進(jìn)行的風(fēng)險(xiǎn)管理更深入地融合進(jìn)當(dāng)下的計(jì)劃、運(yùn)行、維修管理流程中去。

[1] OECD NEA, Risk Monitors: State of the Art in their Development and Use at Nuclear Power Plant, NEA/CSNI/R(2004)20, 2004.

[2] 吳宜燦,胡麗琴,李亞洲,等. 秦山三期重水堆核電站風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)器研發(fā)進(jìn)展[J]. 核科學(xué)與工程, 2011, 31(1): 68-74.

[3] 許耀武,薛大知.核電站實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)[J].核動(dòng)力工程. 1997,18(4).

[4] 王玉成,薛大知.核電站風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)及其構(gòu)模方法[J].核功力工程.1994,15(6).

[5] 孫鳳,閆林. 風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)器在秦山第二核電廠的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用[C] //第三屆概率安全分析(PSA)研討會(huì)會(huì)議文集. 2012:153-160.

[6] 國(guó)家核安全局,技術(shù)政策：概率安全分析技術(shù)在核安全領(lǐng)域中的應(yīng)用2010.

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[11] EPRI: Review of Current Practices for Establishing Configuration Risk Management Thresholds for Nuclear Power Plants, 1007972, November 2003.

Thedevelopmentandapplicationofreal-timeriskmonitoratTianwannuclearpowerplant

GUXiao-hui，BAOZhen-li，YUWen-ge，LIUXiao-yun，HANQi

(Jiangsu Nuclear power Co., Ltd, Jiangsu, Lianyungang, 222042, China)

Risk Monitor (RM) is one of the most important Probabilistic Safety Assessment (PSA) application tool and widely used at risk-informed decision-making field in many nuclear power plants of the world. In this study, the development and management of the PSA model of Tianwan nuclear power plant Risk Monitor, Browser/Server (B/S) framework and multy-user application, Real-time monitoring development and application, plan automatic import, calculation effectiveness promoting and the development of the program of RM application would be discussed. At last, the challenge and problem are discussed.

Real-time monitoring, Risk Monitor, Probabilistic Safety Assessment, Tianwan nuclear power plant

2016-05-06

顧曉慧(1985—)，男，江蘇姜堰人，工程師，工學(xué)碩士，現(xiàn)主要從事電站安全分析相關(guān)工作

TL364+.5

：A

：0258-0918(2017)04-0691-08