核電廠設(shè)備冷卻水系統(tǒng)動(dòng)態(tài)可靠性評(píng)估方法

邢尚鵬， 隋陽(yáng),2*

(1.南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院， 衡陽(yáng) 421001； 2.福建福清核電有限公司， 福清 350300)

中國(guó)政府承諾：“二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，力取 2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。”并在第十三屆人大四次會(huì)議上的《政府工作報(bào)告》中明確了核電是實(shí)用的脫碳能源。中國(guó)核電要形成與碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)相匹配的裝機(jī)規(guī)模，定會(huì)迎來(lái)進(jìn)一步發(fā)展，但安全性始終是核電發(fā)展的前提。

設(shè)備冷卻水系統(tǒng)RRI的安全穩(wěn)定運(yùn)行是核電廠正常運(yùn)行的前提條件，核電廠RRI系統(tǒng)為核島和常規(guī)島的相關(guān)設(shè)備提供冷源以實(shí)現(xiàn)核電廠(nuclear power plant，NPP)在正常運(yùn)行工況和事故工況下的熱量載出，可實(shí)現(xiàn)安全功能、非安全相關(guān)功能和縱深防御功能，是重要的輔助系統(tǒng)[1]。RRI系統(tǒng)的功能決定了其在核電廠正常運(yùn)行工況和各種事故運(yùn)行工況下均需運(yùn)行穩(wěn)定，這對(duì)RRI系統(tǒng)可靠性提出了更高的要求。 RRI系統(tǒng)可靠性評(píng)估可以有效指導(dǎo)核電廠的運(yùn)行和維修管理任務(wù)，提高系統(tǒng)可靠性。 因此，評(píng)估RRI系統(tǒng)的可靠性具有重要意義。但目前并沒(méi)有針對(duì)核電廠核級(jí)設(shè)備完整的可靠性評(píng)估、鑒定方法，因此核電廠RRI系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法需要進(jìn)一步深入研究和發(fā)展[2]。近年來(lái)，不同工業(yè)領(lǐng)域的專家學(xué)者對(duì)系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法開展研究，如胡鈞銘等[3]基于模糊層次分析法建立了工業(yè)機(jī)器人可靠性分配的層次結(jié)構(gòu)，獲得各子系統(tǒng)的可靠性分配方案并確定了影響整機(jī)可靠性的關(guān)鍵部件。周潔等[4]提出了一種基于證據(jù)網(wǎng)絡(luò)的可靠性模型，用于解決復(fù)雜情境下核電系統(tǒng)可靠性評(píng)估中的不確定性問(wèn)題。閆鋒等[5]采用蒙特卡羅方法模擬了不同修復(fù)率下航空發(fā)動(dòng)機(jī)喪失推力控制事件的發(fā)生頻率，并以此判斷發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)是否滿足適航安全審定要求。

為了提高系統(tǒng)可靠性，RRI系統(tǒng)采用雙列冗余設(shè)置，運(yùn)行列設(shè)備發(fā)生故障，備用列投入運(yùn)行，運(yùn)行列故障設(shè)備可進(jìn)行維修。每一列并聯(lián)兩個(gè)泵，采用冷備設(shè)置，常運(yùn)泵工作時(shí)，備用泵不會(huì)發(fā)生失效，兩者失效具有順序相關(guān)性。故障樹分析法作為一種傳統(tǒng)的系統(tǒng)可靠性分析工具，在核能關(guān)鍵領(lǐng)域被廣泛研究和應(yīng)用[6-8]。文獻(xiàn)[9]對(duì)恰希瑪核電廠RRI系統(tǒng)進(jìn)行了故障樹分析，確定了喪失設(shè)備冷卻水始發(fā)事件頻率。但傳統(tǒng)故障樹分析法受限于描述能力，無(wú)法捕捉系統(tǒng)順序失效、故障修復(fù)和冷備用等動(dòng)態(tài)行為[10]。針對(duì)這一問(wèn)題，姚成玉等[11]在傳統(tǒng)故障樹的基礎(chǔ)上定義了一組動(dòng)態(tài)邏輯門，提出動(dòng)態(tài)故障樹分析法。雖然動(dòng)態(tài)故障樹(dynamic fault tree, DFT)對(duì)動(dòng)態(tài)失效行為有良好的刻畫能力，但需借助其他工具進(jìn)行定量分析，主要有狀態(tài)空間法和容斥原理法。基于 Markov 模型的狀態(tài)空間法，存在組合爆炸的先天劣勢(shì)，難以對(duì)大型動(dòng)態(tài)故障樹進(jìn)行分析[12-13]。基于求解不交化割序發(fā)生概率的容斥原理法僅適用于不可修系統(tǒng)，無(wú)法對(duì)有定期試驗(yàn)和維修的系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)故障樹定量分析[14]。此外，作為模擬法代表的蒙特卡洛方法必須生成大量的樣本才能保證計(jì)算的精確性，計(jì)算成本過(guò)高[15]。

近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)(dynamic Bayesian network, DBN)為分析設(shè)備冷卻水系統(tǒng)可靠性提供了一種新思路，與上述方法相比，動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)具有以下優(yōu)點(diǎn)：①只需定義初始網(wǎng)絡(luò)和轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)，可以有效避免Markov模型組合爆炸的問(wèn)題；②繼承了DFT的狀態(tài)描述及貝葉斯網(wǎng)絡(luò)雙向推理功能，可以有效處理時(shí)序性、可修復(fù)性問(wèn)題；③可利用消息傳遞算法、聯(lián)結(jié)樹算法等多種精確推理算法，實(shí)現(xiàn)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的快速精確求解。

因此，現(xiàn)綜合運(yùn)用DFT和DBN，提出一種核電廠RRI系統(tǒng)動(dòng)態(tài)可靠性評(píng)估方法。首先，基于RRI系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)建立DFT模型；其次，根據(jù)轉(zhuǎn)化規(guī)則將DFT模型轉(zhuǎn)化為DBN模型；最后，通過(guò)DBN正向推理、反向推理以及敏感性分析，實(shí)現(xiàn)RRI系統(tǒng)可靠性評(píng)估，為提高系統(tǒng)智能維修維護(hù)水平和可靠性提供依據(jù)。

1 設(shè)備冷卻水系統(tǒng)DFT建模

1.1 設(shè)備冷卻水系統(tǒng)功能概述

核電廠RRI系統(tǒng)的主要功能是冷卻各種核島輔助系統(tǒng)的熱交換器，并將熱負(fù)荷經(jīng)過(guò)重要廠用水系統(tǒng)SEC傳至最終熱阱。RRI系統(tǒng)包括A、B兩個(gè)獨(dú)立的安全系列和一個(gè)公共列。每個(gè)安全系列主要包含兩臺(tái)臥式離心泵(常運(yùn)泵和冷備泵)、兩臺(tái)熱交換器和一個(gè)波動(dòng)箱。在核電廠正常運(yùn)行時(shí)，一個(gè)安全系列運(yùn)行，另一個(gè)系列備用；同一系列中的任一臺(tái)設(shè)備冷卻水熱交換器可以和任一臺(tái)設(shè)備冷卻水泵組合運(yùn)行，提供100%的應(yīng)急冷卻能力。公用環(huán)路主要以電氣廠房冷凍水系統(tǒng)、控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通風(fēng)系統(tǒng)和蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)中熱交換器為冷卻對(duì)象，可以通過(guò)任一安全系列供水。RRI系統(tǒng)A、B系列失水事故的事故進(jìn)程相似，選擇RRI系統(tǒng)A列進(jìn)行建模分析，RRI系統(tǒng)熱交換器由SEC系統(tǒng)冷卻，SEC系統(tǒng)的失效將造成RRI系統(tǒng)喪失其功能，所以也對(duì)SEC系統(tǒng)一并進(jìn)行建模。RRI系統(tǒng)A系列流程圖如圖1所示，對(duì)應(yīng)的SEC系統(tǒng)流程圖如圖2所示。

圖1 核電廠RRI系統(tǒng)A系列流程圖Fig.1 Flowchart showing A train of RRI for NPP

1.2 DFT方法

DFT方法通過(guò)定義動(dòng)態(tài)邏輯門將動(dòng)態(tài)特性引入傳統(tǒng)故障樹，把傳統(tǒng)故障樹分析擴(kuò)展至動(dòng)態(tài)系統(tǒng)性能。在動(dòng)態(tài)故障樹中至少包含一個(gè)專用動(dòng)態(tài)邏輯門，表征系統(tǒng)動(dòng)態(tài)時(shí)序特性，可用于復(fù)雜冗余系統(tǒng)的分析求解。動(dòng)態(tài)邏輯門主要包括優(yōu)先與門(priority and gate, PAND)、順序相關(guān)門(sequence enforcing gate, SEQ)、功能相關(guān)門(functional dependency gate, FDEP)、冷備件門(cold spare gate, CSP)、溫備用門(warm spare gate, WSP)和熱備件門(hot spare gate, HSP)。

1.3 設(shè)備冷卻水系統(tǒng)動(dòng)態(tài)故障樹模型

參考核電廠功率運(yùn)行工況概率安全分析報(bào)告，將RRI系統(tǒng)A列供水失效作為頂事件，應(yīng)用故障模式與影響分析方法，根據(jù)RRI系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能，從上至下層層分析導(dǎo)致RRI系統(tǒng)A列失效的中間事件和基本事件，并引入邏輯門，表達(dá)其邏輯關(guān)系，建立RRI系統(tǒng)A列失效的動(dòng)態(tài)故障樹，如圖3所示。由于RRI系統(tǒng)A列失效的動(dòng)態(tài)故障樹規(guī)模較大，將其進(jìn)行模塊化分解，其中得到3個(gè)動(dòng)態(tài)子樹RRI001/003RF熱交換器回路工作失效M1，RRI001/003PO泵故障M2和SEC A列泵或閥組失效M3。

圖3 核電廠RRI系統(tǒng)動(dòng)態(tài)故障樹Fig.3 DFT of RRI for NPP

對(duì)M1、M2和M3 3個(gè)動(dòng)態(tài)子樹進(jìn)行詳細(xì)描述。在系統(tǒng)圖1中，RRI015/019VN分別位于換熱器RRI001/003RF的上游，閥門的無(wú)正常供水會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)換熱器工作失效，當(dāng)RRI015和019VN出口都無(wú)正常供水時(shí)會(huì)導(dǎo)致RRI系統(tǒng)熱交換器因喪失熱阱而失效，兩個(gè)事件由與門連接。RRI001/003PO位于RRI015/019VN出口的上游，當(dāng)RRI001PO和003PO因故障無(wú)正常供水時(shí)，會(huì)導(dǎo)致RRI015/019VN出口無(wú)正常供水，使用功能相關(guān)門進(jìn)行處理。將事件“RRI015/019VN無(wú)正常供水”向下展開，換熱器RRI001/003RF的失效會(huì)使RRI015/019VN無(wú)正常供水。當(dāng)SEC系統(tǒng)失效時(shí)，A列RRI熱交換器會(huì)因失去熱阱失效，這里用功能相關(guān)門描述熱交換器失去熱阱導(dǎo)致相關(guān)事件“RRI001/003RF失效”發(fā)生。當(dāng)RRI001/003自身發(fā)生內(nèi)漏，檢修人員未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并恢復(fù)也會(huì)導(dǎo)致失效，這個(gè)失效過(guò)程采用優(yōu)先與門表示。RRI001/003RF換熱器回路工作失效動(dòng)態(tài)子樹M1如圖4所示。

在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，RRI/SEC001PO處于運(yùn)行狀態(tài)，RRI/SEC003PO處于冷備用狀態(tài)，只有001PO失效，對(duì)應(yīng)的003PO才會(huì)投運(yùn)并有失效的可能性，所以兩個(gè)泵用CSP門進(jìn)行描述。隔離閥003VN處于常閉狀態(tài)，只有在備用泵003PO投運(yùn)時(shí)才會(huì)開啟，所以考慮其拒開的失效情況。泵的失效模式可分為泵本體失效和支持系統(tǒng)失效，本體失效由啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)失效組成，任一事件發(fā)生都會(huì)導(dǎo)致泵的失效；常運(yùn)泵默認(rèn)已經(jīng)成功啟動(dòng)，所以不存在啟動(dòng)失效。RRI系統(tǒng)泵組失效動(dòng)態(tài)子樹M2如圖5所示，SEC系統(tǒng)泵組失效動(dòng)態(tài)子樹M3如圖6所示。

圖4 熱交換器回路工作失效的動(dòng)態(tài)子樹M1Fig.4 Dynamic subtree of heat exchanger loop failure M1

圖5 RRI系統(tǒng)泵組失效動(dòng)態(tài)子樹M2Fig.5 Dynamic subtree of pump set failure for RRI M2

圖6 SEC系統(tǒng)泵組失效動(dòng)態(tài)子樹M3Fig.6 Dynamic subtree of pump set failure for SEC M3

2 基于DBN的RRI系統(tǒng)可靠性建模

2.1 DBN 簡(jiǎn)介

DBN是靜態(tài)BN在時(shí)間領(lǐng)域的拓展，即在原來(lái)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上加上時(shí)間屬性的約束，所以DBN依然是一個(gè)有向無(wú)環(huán)圖，不僅可以用來(lái)表示因果關(guān)系、條件關(guān)系，還可以進(jìn)行時(shí)序性描述，刻畫系統(tǒng)動(dòng)態(tài)失效行為。由于DBN引入時(shí)間因素，一般通過(guò)離散時(shí)間變量，將DBN劃分為有關(guān)時(shí)間序列的片段，如圖7(a)所示包含T個(gè)時(shí)間片的DBN。DBN可表示為(B0，B→)，B0為先驗(yàn)網(wǎng)，如圖7(b)所示，定義了各節(jié)點(diǎn)在初始狀態(tài)聯(lián)合概率分布，可以得到任意節(jié)點(diǎn)的先驗(yàn)概率；B→為轉(zhuǎn)移網(wǎng)，如圖7(c)所示，表示變量在相鄰時(shí)間片間的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率。

相鄰兩個(gè)時(shí)間片各變量之間的條件分布表示為

(1)

當(dāng)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)參數(shù)不隨時(shí)間發(fā)生變化，DBN中任一節(jié)點(diǎn)的聯(lián)合分布概率可表示為

(2)

式(2)中：X1:T={X1,X2,…,XT}。

圖7 DBN模型示意圖Fig.7 Schematic diagram of DBN model

2.2 DFT向DBN的轉(zhuǎn)化

根據(jù)轉(zhuǎn)化規(guī)則，將DFT模型轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的 DBN模型，對(duì)所用到的功能相關(guān)門、冷備件門和優(yōu)先與門進(jìn)行轉(zhuǎn)化分析。假設(shè)相鄰時(shí)間片的時(shí)間間隔為Δt，W和F分別代表節(jié)點(diǎn)的工作、失效狀態(tài)，根節(jié)點(diǎn)失效概率密度函數(shù)為f(t)。FDEP包括觸發(fā)事件T(trigger)和基本事件A、B，當(dāng)T發(fā)生時(shí)，事件A、B被迫發(fā)生，F(xiàn)DEP對(duì)應(yīng)的DBN模型如圖8所示。由FDEP事件發(fā)生機(jī)理可知，事件T在t+Δt時(shí)刻的狀態(tài)T(t+Δt)由其在t時(shí)刻的狀態(tài)T(t)決定，而事件A、B在t+Δt時(shí)刻的狀態(tài)則由事件A、B以及事件T在t時(shí)刻的狀態(tài)共同決定，各節(jié)點(diǎn)條件概率如式(3)所示；冷備件門包括主部件A和備用部件S，備用部件在主部件工作時(shí)的失效率為0，主部件失效后備用部件投入工作，當(dāng)A和S都失效則上級(jí)事件失效，冷備件門對(duì)應(yīng)的DBN模型如圖9所示，條件概率如式(4)所示；優(yōu)先與門包括基本事件A、B，基本事件按照從左到右的順序依次發(fā)生才會(huì)導(dǎo)致上級(jí)事件的發(fā)生，優(yōu)先與門對(duì)應(yīng)的DBN模型如圖10所示，條件概率表達(dá)式為

(3)

圖8 功能相關(guān)門對(duì)應(yīng)的DBN模型Fig.8 DBN model corresponding to FDEP

圖9 冷備件門對(duì)應(yīng)的DBN模型Fig.9 DBN model corresponding to CSP

圖10 優(yōu)先與門對(duì)應(yīng)的DBN模型Fig.10 DBN model corresponding to PAND

(4)

(5)

2.3 RRI系統(tǒng)的DBN模型

在已建立的DFT模型基礎(chǔ)上，采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)仿真軟件GeNIe，構(gòu)建核電廠RRI系統(tǒng)動(dòng)態(tài)可靠性評(píng)估DBN模型的步驟如下。

(1)參考DFT向DBN轉(zhuǎn)化規(guī)則，將DFT的頂事件、中間事件和基本事件分別轉(zhuǎn)化為DBN模型的葉節(jié)點(diǎn)、中間節(jié)點(diǎn)和根節(jié)點(diǎn)，用有向邊和條件概率表達(dá)邏輯門代表事件間的依賴關(guān)系，完成DBN模型的圖形轉(zhuǎn)化如圖11所示。

(2)假設(shè)在初始時(shí)刻(t=0)，系統(tǒng)完全可靠，即基本事件對(duì)應(yīng)根節(jié)點(diǎn)先驗(yàn)概率為0。

(3)根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]和核電廠RRI系統(tǒng)可靠性數(shù)據(jù)[17]，確定核電廠RRI系統(tǒng)基本事件失效率λ(表1)，假設(shè)事件相互獨(dú)立且失效概率服從指數(shù)分布，即失效概率密度函數(shù)f(t)=λe-λ將相鄰時(shí)間片間的時(shí)間間隔設(shè)置為1 h，確定對(duì)應(yīng)根節(jié)點(diǎn)在相鄰時(shí)間片間的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率，表征系統(tǒng)的時(shí)間依賴性。以節(jié)點(diǎn)“RRI001PO泵運(yùn)轉(zhuǎn)失效”為例，得到該節(jié)點(diǎn)在兩個(gè)相鄰時(shí)間片間的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率，表達(dá)式為

(6)

表1 核電廠RRI系統(tǒng)基本事件失效率Table 1 Failure rates of RRI basic events for NPP

3 設(shè)備冷卻水系統(tǒng)的可靠性分析

3.1 系統(tǒng)可靠性分析

基于RRI系統(tǒng)的DFT模型，構(gòu)建RRI系統(tǒng)的DBN模型，利用DBN正向推理，得到設(shè)備冷卻水系統(tǒng)和其泵組可靠度曲線，將其與靜態(tài)故障樹(static fault tree, SFT)方法所得的可靠度結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，如圖12所示。

由圖12 可知，DFT-DBN和SFT兩種方法所得到可靠度曲線整體趨勢(shì)一致，但通過(guò)DFT-DBN方法得到的設(shè)備冷卻水系統(tǒng)和泵組可靠度曲線高于SFT。這是因?yàn)镽RI系統(tǒng)中的設(shè)備冷卻水泵采用冗余冷備用設(shè)計(jì)，常運(yùn)泵運(yùn)行時(shí)，備用泵處于冷備用狀態(tài)失效率為0，DFT-DBN方法可以準(zhǔn)確地表達(dá)這一動(dòng)態(tài)失效過(guò)程，而SFT方法缺乏對(duì)時(shí)間因素的描述，只能將兩個(gè)泵用與門連接，忽略了備用泵不可能在常運(yùn)泵之前失效這一實(shí)際情況，從而低估了冷備用系統(tǒng)的可靠性。

圖11 RRI系統(tǒng)DBN模型Fig.11 DBN model of RRI

圖12 DFT-DBN方法與SFT方法可靠度結(jié) 果對(duì)比Fig.12 Comparison of reliability results between DFT-DBN method and SFT method

以可靠性為中心的維修(reliability centered maintenance, RCM)是核電廠重要的維修優(yōu)化方法，其中狀態(tài)監(jiān)測(cè)、定期維護(hù)和定期試驗(yàn)等維修策略是提高系統(tǒng)可靠性的有效措施。根據(jù)設(shè)備冷卻水系統(tǒng)手冊(cè)中維修和定期試驗(yàn)原則，保守認(rèn)為定期試驗(yàn)和預(yù)防性維修周期為60 d，即維修率μ=6.94 44×10-4h-1。式(6)可修改為

(7)

同理，更新其他根節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率，得到定期試驗(yàn)和預(yù)防性維修條件下的設(shè)備冷卻水系統(tǒng)的可靠度曲線，如圖13所示。設(shè)備冷卻水系統(tǒng)在投入運(yùn)行后，可靠度迅速下降，最終在t=0.285×105h，穩(wěn)定在0.993 132 88，達(dá)到了穩(wěn)態(tài)可靠性。

通過(guò)DBN反向推理，得到各根節(jié)點(diǎn)后驗(yàn)概率，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)后驗(yàn)概率排序依次排查根節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的部件，為系統(tǒng)的故障維修提供輔助決策。在設(shè)備冷卻水系統(tǒng)DBN模型中，將葉節(jié)點(diǎn)“RRI系統(tǒng)A列供水失效”設(shè)置為“set evidence=F”狀態(tài)，通過(guò)GeNIe軟件的診斷功能得到RRI系統(tǒng)DBN模型中各根節(jié)點(diǎn)的后驗(yàn)概率排序，如圖14所示。

圖13 定期試驗(yàn)和預(yù)防性維修條件下 核電廠RRI系統(tǒng)可靠度曲線Fig.13 Reliability curve of the RRI under conditions of periodic test and predictable maintenance for NPP

圖14 RRI系統(tǒng)各根節(jié)點(diǎn)后驗(yàn)概率排序Fig.14 Posterior probability ranking of root nodes for RRI

圖14表明，當(dāng)RRI系統(tǒng)A列功能喪失時(shí)，RRI系統(tǒng)故障排查順序?yàn)椋篟RI001PO泵運(yùn)轉(zhuǎn)失效>RRI003VN拒開>波動(dòng)箱001BA運(yùn)行失效>RRI003PO泵運(yùn)轉(zhuǎn)失效>RRIRF內(nèi)漏未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并恢復(fù)>RRI系統(tǒng)A列設(shè)備破裂外漏> RRI 系統(tǒng)公共列設(shè)備泄露>RRI003PO泵啟動(dòng)失效>RRI003PO泵支持系統(tǒng)失效>RRI001PO泵支持系統(tǒng)失效>RRI003FD運(yùn)行失效>RRIRF內(nèi)漏；SEC系統(tǒng)故障排查順序?yàn)椋篠EC任一設(shè)備破裂>SEC/CFI濾網(wǎng)運(yùn)行失效>SEC001PO泵支持系統(tǒng)失效>SEC003PO泵啟動(dòng)失效>SEC001PO泵運(yùn)轉(zhuǎn)失效>SEC003PO泵支持系統(tǒng)失效> SEC003PO泵運(yùn)轉(zhuǎn)失效>SEC003VN拒開。

3.2 DBN敏感性分析

DBN敏感性分析是一個(gè)量化根節(jié)點(diǎn)故障狀態(tài)變化導(dǎo)致葉節(jié)點(diǎn)故障狀態(tài)變化快慢，識(shí)別貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型關(guān)鍵因素的過(guò)程。在GeNIe軟件中將葉節(jié)點(diǎn)“RRI系統(tǒng)A列供水失效”設(shè)置為“Set Target”狀態(tài)，不確定性設(shè)置10%，執(zhí)行敏感性分析，得出DBN模型中的敏感節(jié)點(diǎn)，如圖15所示，其中節(jié)點(diǎn)的顏色深度與敏感性成正比。

圖15表明節(jié)點(diǎn)的敏感度可根據(jù)其顏色深度分為高度敏感、較高度敏感、中度敏感、較低敏感、低敏感和不敏感6個(gè)等級(jí)，其中高度敏感節(jié)點(diǎn)：RRI系統(tǒng)A列設(shè)備破裂外漏、RRI系統(tǒng)公共列泄露、波動(dòng)箱001BA運(yùn)行失效、SEC任一設(shè)備破裂和SEC濾網(wǎng)運(yùn)行失效為系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，提高對(duì)應(yīng)部件的可靠性對(duì)系統(tǒng)可靠性的提高更為有效。例如針對(duì)RRI系統(tǒng)設(shè)備、管道的破裂問(wèn)題，在維修策略中應(yīng)優(yōu)先考慮對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行定期管壁測(cè)厚檢測(cè)，監(jiān)測(cè)溫度/壓差變化，以及時(shí)判斷系統(tǒng)破損狀況，提高系統(tǒng)的可靠性。

4 結(jié)論

基于DFT和DBN，提出了一種核電廠RRI系統(tǒng)動(dòng)態(tài)可靠性評(píng)估方法，對(duì)RRI系統(tǒng)可靠性進(jìn)行評(píng)估，分析和討論結(jié)果主要如下。

(1)通過(guò)DBN模型正向推理實(shí)現(xiàn)了RRI系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)可靠性評(píng)估，與傳統(tǒng)故障樹分析方法對(duì)比，所提方法考慮了設(shè)備冷卻水泵動(dòng)態(tài)失效行為，更加貼近核電廠實(shí)際運(yùn)行情況，驗(yàn)證了所提方法的可行性和有效性。

(2)將DFT-DBN方法用于定期試驗(yàn)和預(yù)防性維修條件下的RRI系統(tǒng)動(dòng)態(tài)可靠性評(píng)估，擴(kuò)展了DFT-DBN方法的應(yīng)用范圍。

(3)通過(guò)DBN模型反向推理得到根節(jié)點(diǎn)后驗(yàn)概率排序，敏感性分析識(shí)別出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，為提高核電廠智能檢修能力、制定和優(yōu)化維修策略提供依據(jù)。

圖15 核電廠RRI系統(tǒng)DBN模型節(jié)點(diǎn)敏感性示意圖Fig.15 The diagram showing sensitivity of nodes in DBN model of RRI for NPP