動態故障樹在反應堆保護系統可靠性評估中的實踐應用

李學禮 戈道川 林志賢 王韶軒 汪建業

1（中國科學院合肥物質科學研究院核能安全技術研究所 合肥 230031）

2（中國科學技術大學 合肥 230026）

反應堆保護系統（Reactor Protection System，RPS）通過各種核測與過程儀表監測整個反應堆的運行狀態，能夠在反應堆某些狀態參數達到設定的整定值時實現自動停堆、啟動專設安全設施及限制事故產生的后果，在核電廠安全可靠運行中起到了至關重要的作用［1］。RPS由緊急停堆子系統和專設安全設施驅動裝置組成，RPS 結構復雜、設備數量多，存在時序失效行為。目前針對RPS 可靠性的評價方法主要基于傳統靜態故障樹（Static Fault Tree，SFT），該方法無法對PRS時序失效行為進行有效建模，可靠性評價結果不準確。目前，國際上針對含有時序失效行為的工業系統，普遍采用動態故障樹（Dynamic Fault Tree，DFT）進行可靠性建模和定量分析［2-4］。DFT 是在SFT 的基礎上建立和發展起來的，通過引入多種動態邏輯門實現對系統時序失效行為建模。DFT 的典型分析方法包括：馬爾科夫鏈法［5-6］、不交化積之和（Sum of Disjoint Products，SDP）模型法［7］、蒙特卡羅模擬［8-9］等，其中，SDP模型法由于具有路徑不交化的優良特性，成為當前DFT快速分析的一種常用方法。同時，由于RPS 的DFT模型輸入參數眾多且存在不確定性，使用簡單的蒙特卡羅模擬仿真，需要較多的實驗次數，會造成分析結果不準確與實驗效率低下。目前，國際上LHS結合SFT應用［10-11］與可靠性分析［12-13］較多，但是還沒有與DFT 結合的先例。在本文通過使用拉丁超立方抽樣（Latin Hypercube Sampling，LHS）并結合動態二叉樹SDP 模型實現對RPS 高效可靠性分析，為RPS后期優化設計提供有益見解。……