概率安全分析科大(胡丽琴

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1、内容What?Why?一. 基本概念及意*.风险概念J二51 PSA 概念（与确定论方法又叫2一.PSA过程与内容 一 PSA过程（过程图及各阶段目的/工作内容） . PSA 的三个等级_5 | I-lW!. 始发事件分析方法与F1VIEA事故方歹U确定与ETA事故中歹U分析方法可靠性分析方法与FTA四 线:展出势与FDS工作 PSA研完/应用现状.PSA软件密展现状 FDS目前T研究工作.令 J551 含凤脸概念 PSA相无宓（与确定论方法对上匕） 基本概念及意义一风险 风险：“生命及财产损失或损伤的可能性” 风险的分类：个人风险、社会风险风险R（损害/单位时间）二P（事件/单位时间）*C（

2、损害/事件）事 收】969年兄亡总人敷个人见险死亡/（人年）汽车55 7913X10-4黑落17 8279X10-f火灾和高混7 451xio-f泗水G 1RI中田4 S1S2X 1O 检击2 309I。一机谶2 054IO7小一1 7439X10-*飞机1 77a9X10*1*拘1 2716X10 c*电1 1486XJ0 火车8844X1。一，击105X WT咫风1184X10-r龙卷风901X10-其他8 6954X IO-4所有故115 0006X10 .表7. 1 各的原因引加的人身早期死亡风险核电站对公众造成的风险：R = C； 2/=1G：发生i种事故的后果，p1：发生i种事故的

3、概率风险就是后果的数学期望1M：所有事故的总数，V：风险可接受性的修正因子每百年因反应堆事故死亡4人，以美国2亿人口计算 电站的个人风险：4/ （100央2亿）=2央IO。死亡/人年基本概念及意义一PSA概率安全分析：70年代以后，定量的工程安全评价方法。该方法先确定 系统所有潜在的事故，求出各种事故发生的概率，结合事故的后果来计 算风险，以风险的大小确定系统的安全程度。确定系统所有潜在的事故，并计算其发生频率识别设计中的缺陷、评价不同的设计选择方案 识别各系统和部件的重要性为系统的运行、维修和决策提供依据电站为什么菱弓I入PSA? ?尺 =*C：0/370年代前，“纵深防御（确定论/=1-

4、1979年美国三哩岛事故PSA被普遍关注-1986年前苏联切尔诺贝利事故迸一步推进PSA及确定论分析的关系（PSA是确定论分析的辅助和补充）对事故的分类不同（最根本的区别）确定论：“可信”和“不可信”PSA：随机事件；概率有大小之别对事故后果的理解不同确定论：最大可信事故发生时，对周围居民造成的危害;PSA：后果的数学期望，即风险概率*后果。易于公众理解的程度确定论：以外泄的辐射剂量为评价标准，不具可比性；PSA：风险具有可比性，单位为每年死亡人数/年人均死亡率。 确定论：多 PSA:随分析对急不同确定论：分析事故发生对系统状态的影响（温度、压力等）PSA：确定事故序列，并分析各种事故的发生频

5、率和造成的后果二.PSA内容及过程PSA分析过程10 / 8I系统可靠性分析I确定始发事件PSA三个级别一级PSA （分析电站设计弱点，防止堆芯损坏的途径）对电厂系统和安全系统进行可靠性分析，确定造成堆芯损坏的事故序列，求出反应堆每运 行年发生堆芯损坏的频率。二级PSA 一级PSA分析结果加上安全壳响应的评价。确定放射性物质的释放途径/量及发生频率。三级PSA二级PSA结果加上厂外后果的评价，分析放射性物质在环境中的迁移，求出厂外不同距离处放射性浓度随时间的变化。按风险的概念确定放射性事故造成的后果。三.分析方法 始发事件的确定/分组与FIMEA事故序列的确定与ET A事故序列分析及其方法可靠

6、性分析厉FTA|系统可靠性分析始发事件确定及分组始发事件：造成核电厂扰动并有可能导致堆芯损坏的事件。它究竟能否造成堆 芯损坏，依赖于电厂各个缓解事故系统是否能够成功运行。分类：内部事件和危害（内部和外部）始发事件确定确定方法：工程评价法主逻辑框图法（MLD）故障模式影响分析法（FMEA）始发事件分组原则相同的前沿系统成功准则相同的特殊条件（对操作员要求、电厂自动响应）能利用相同的事件树/故障树进行分析故障模式影响分析-FMEA分析系统中每一部件所有可能产生的故障模式及其对系统造成的所有 可能影响的一种方法。一担至U万斤有的女台位事件-Kj女台农事件按除一定的岸贝U进行分组，祎至事故序列确定及E

7、TA事故序列一始发事件发生后导致的电站状 态一个始发事件多个事故序列事件树分析法 CETA）一 一种时片迦钙的事故分析方法，以始发:事件 为起点，按照事故的发:峡川风序，分阶盟逐步向结里力.面发展. 宜至口达至U 系统故障或事故为止。至U结果年7分析方法分析方法：将序列转换成故障树进行分析定，性分石：所言事故中歹4的归类 一聿耍事故用歹力歹U分力U 的： 技出传定坦彳匕的事故方歹U,及力歹U的厚生频率导致火丁泡不通的如t小喇斩A*H IA*U2年害!J生，导致故I的:发:生在i/卜的 却件缜合C一个窗e不育B少, 一个也不自白妾定H分析：f事故J字歹!J的点彳古计市J区同估计f雌芯严重至员伤的

8、则率r奉统/音“牛/阴J先的率谑度可靠性分析及FTA一部件/卷汲领陵庶可靠性分析法一故障树分析法,Markov法,可靠性框图法,GO图法等。故障树分析法（FTA）一把系统最不希望发生的状态作为系统分析的目 标，然后寻找直接导致这一状态发生的全部因素，再跟踪追击找出造成 下一级事件发生的全部直接因素，直到勿需再深究其发生的因素为止。 使用逻辑符号把这些因素联系起来，最后得到一棵倒立的树。（从结果找原因的分析方法）定性分析：告导致系统故障的所有最小剖集定量分析：分系统失效概率的点估计和区间估计 令系统/部件/割集的重要度f部件/参数敏感度FTA定性分析下行法：从顶事件开始，由上向下逐步将顶事件展开

9、为积之和的形式上行法：从底事件开始，由下而上逐步将顶事件展开为积之和的形式故障树求最小割集的过程实质上是布尔表达式化简的过程。FTA定量分析-求解顶事件概率由底事件概率计算顶事件的发生概率FTA定量分析-不确定性分析目的及意义：找出系统失效率的一个置信区间蒙卡模拟法：对底事件按照其分布进行随机抽样，产生各个底事件的随机概率求得顶事件的一次随机数值根据精度要求要进行多次抽样随机实验最终得到顶事件概率分布曲线,并求出区间估计不确定性分析一由模型或模型输入即参数的不确定性分析模型 输山（顶事件发生概率）的不确定性。FTA定量分析-敏感性分析目的及意义：确定PSA分析所必需的重要基本事件或参数验证输入

10、变量的实际偏差变化不会导致分析结果的剧烈改变一基本事件敏感性分析分类：一参数檄感，哇分析敏感性分析一分析单个输入变量的变化对结果（顶事件不可用度或 事件序列发生频率）变化大小的影响。FTA定量分析-重要度分析重要度分析一分析每个基本事件对顶事件不可用度或事件序列发生频率的影响程度。目的及意义：确定各基本事件对预防故障发生的重要性明确要改进系统时应重点从何处着手分类：-概率重要度：反映基本事件概率的增减对顶上事件发生概率影响的敏感度-结构重要度：反映基本事件在故障树结构中所占的地位-临界重要度：从结构及概率上反映改善某一基本事件的难易程度四-维屋:走刍药与kDS工作PSA研究/应用现状国内PSA

11、现状我国核电正处于快速增长的阶段，PSA研究和应用的必要性已被认可，国家核安全局也明确规定了 PSA方面的安全目标。20世纪80年代末，清华大学、上海核研院等单位开始进行PSA方面的跟踪和研究工作秦山I , II, m期，大亚湾等核电厂都在进行PSA的研究及应用仅限于1级PSA,并没有包含外部事件，对于2级PSA,尚处于学习阶段国外PSA现状1级PSA发展得比较成熟和完善，应用也很广泛2级PSA已发展到了一定的成熟度水平，其价值正在逐步得到确认 主要核电国家都比较关注地震PSA （SPSA）的研究和应用PSA软件发展现状RiskSpectrum：瑞典RELCON AB开发；1985年问世，目前

12、被世界上40%的核电站所用。CAFTA：美国Electric Power Research Institute和Data Systems & Solutions, LLC合 作于1995年开始开发的一个PSA软件。Forte：韩国动力工程研究所和KED0技术服务公司联合开发1997. 10问世。Relex：美国RELEX公司于1987年开始开发的可靠性和维修性分析软件。ITEM： ITEM软件公司开发的可靠性和安全性分析软件工具。国内没有商用化的自主知识产权软件研发自主知识产权的PSA软件势在必行！内PSA软件供求现状A中国“积极发展核电”和“国产化”的巨大需求预计到2020隼 中国核 电规模

13、拘达至（J36OO万千瓦, 未来十几年我国 将新建27个百万千瓦级核电机组。内轨件不成体系，处于“启蒙期”A国际软件不能满足中国核电发:展的需要/ 逋用软件.难以适合设计和分析各自传殊蕈求,没有产权没有源码，难以二次开发/费用昂贵一初次购买费+年维护费+升级费4万美元8千美元2万美元4*27共5+0.8*27*10+2*27*5 = 1026 万美元!国产PSA软件的出发点A加布 自主失143产=粗4A方法/市泳举与国际安奢LA按理代物件工程谀M忠短充分来用3t新9代小区转木用户安际辰用前本-大型概率安全/可靠性分析软件RisKAf可靠性数据分析及管理系统RisKBasef核电站风险1质控系统

14、RiskAngelPSA相关自主知识产权软件的研发1=匚 =注目三|怠二孑住 玉里元仑玉开与三衣1布吕 X 车纪平牛/FW： s 八和珞犯F 3rtif 口睐分论/RiskA大型集成概率安全/可靠性分析软件系统特点:模型可靠，算法精确 自主研发，扩充性强 网络架构，资源共享 图形建模，智能输出界面友好，简单易用软件界面一览核心算法采用最先进的二元决策图BDD法，3. 2版本已经发布并经过大量测试可应用于核能、航天、航空、兵器、电子、国防、通讯、石油化工等 领域RiskA基本功徒： 模型格式转换 故障树分析 小件树分析 可寿性数据管理 率要度分析 失效模式膨响分析 不确定性及灵碳性分析更多扩展功

15、育旨： 风险监控 可理性预计 可靠性框图分析 可都性优化 维修筑略优化与制定 臼动建树专家系统RjsRA经鹿Jffl念:：计先根型梢的化 用广外而人性化 矢口3产核自生化RiskBase可靠性数据库管理系统系统特点: -可靠性数据库平台 数据挖掘及分析工具 网络化设计、资源共享可靠性数据是进行产品可靠性设计、可靠性分析及可靠性增长的基本依据。基本功於-数据采集数据挖掘预处理- 数据分析分布拟合/参数估计/置信限计算- 数据管理自定义可靠性模型/编码命名规则/专用数据库- 数据优化贝叶斯分析/蒙特卡罗模拟- 不确定性分析数据的不确定性分析展：扩能待功-可方便的及其他数据库如材料数据库、经济 学数据库等相结合，共同构建大型数据库 平台；-可方便的及可靠性分析软 件相结合，如概率分析软件RiskA 等。