核反應(yīng)堆安全分析演示文稿

核反應(yīng)堆安全分析演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)（優(yōu)選）核反應(yīng)堆安全分析當(dāng)前第2頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)概率論風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)（PSA/PRA）可接受的風(fēng)險(xiǎn)概念(CDF/LERF)研究事故發(fā)生的概率（數(shù)學(xué)期望值）事件樹(shù)和故障樹(shù)的方法通過(guò)對(duì)核安全功能的完整與失效估算來(lái)研究事故的后果根據(jù)PSA的結(jié)果，找出設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)并加于改進(jìn)確定論的補(bǔ)充可信不可信事故

概率風(fēng)險(xiǎn)可接受的風(fēng)險(xiǎn)當(dāng)前第3頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)7.1核電廠安全性兩種評(píng)價(jià)方法的比較確定論概率論分析對(duì)象設(shè)定設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故可信與不可信始發(fā)事件事故發(fā)生的概率有大小之別基本假定單一故障無(wú)人干預(yù)無(wú)故障、單故障或多重故障有人干預(yù)和人差錯(cuò)模型與參量選擇保守假定真實(shí)假定分析程序機(jī)理性邏輯性最終結(jié)果滿足量化驗(yàn)收準(zhǔn)則檢查最終風(fēng)險(xiǎn)當(dāng)前第4頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)人類生活在一個(gè)充滿風(fēng)險(xiǎn)的社會(huì)中地震臺(tái)風(fēng)疾病曬太陽(yáng)汽車(chē)火車(chē)炸藥戰(zhàn)爭(zhēng)睡覺(jué)社會(huì)不安定勞動(dòng)科學(xué)探索當(dāng)前第5頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)7.2風(fēng)險(xiǎn)的概念所謂風(fēng)險(xiǎn)是指人們從事某項(xiàng)活動(dòng)，在一定的時(shí)間內(nèi)給人類帶來(lái)的危害。主要包括:經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡兩個(gè)方面。個(gè)人風(fēng)險(xiǎn):單位時(shí)間內(nèi)由于發(fā)生某一確定事件而給個(gè)人造成的后果。社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)：對(duì)整個(gè)社會(huì)群體造成的后果。當(dāng)前第6頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)核電廠風(fēng)險(xiǎn)就核電廠而言,其風(fēng)險(xiǎn)主要來(lái)自在事故工況下向環(huán)境釋放的放射性核素所導(dǎo)致的輻射危害：它可以是因急性放射性病而造成的早期傷亡，或是因放射性照射誘發(fā)癌癥而造成的晚期傷亡它也可能是由于大面積的放射性玷污迫使核電廠關(guān)閉、人員撤離以及廢棄那些被玷污的設(shè)備、物品和農(nóng)作物等所造成的經(jīng)濟(jì)損失?？山邮艿娘L(fēng)險(xiǎn)值

關(guān)于核電廠可接受的風(fēng)險(xiǎn)值，美國(guó)一般取每人每年死亡概率小于10－7（據(jù)美國(guó)統(tǒng)計(jì)資料：美國(guó)社會(huì)現(xiàn)有事故風(fēng)險(xiǎn)水平為6×10-4）。當(dāng)前第7頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)核能風(fēng)險(xiǎn)與其他風(fēng)險(xiǎn)比較核能事故風(fēng)險(xiǎn)和人為事故風(fēng)險(xiǎn)比較

核能事故風(fēng)險(xiǎn)和自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)比較當(dāng)前第8頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)7.3概率安全評(píng)價(jià)研究范圍和實(shí)施程序PSA的三個(gè)等級(jí)一級(jí)PSA二級(jí)PSA三級(jí)PSA安全殼堆芯場(chǎng)外當(dāng)前第9頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)一級(jí)PSA分析基本內(nèi)容找出導(dǎo)致堆芯損壞的事故序列（AccidentSequence）分析安全系統(tǒng)的工作性能和可靠性事故序列概率定量計(jì)算基本方法對(duì)運(yùn)行系統(tǒng)和安全系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析采用事件樹(shù)和故障樹(shù)技術(shù)目的幫助分析設(shè)計(jì)中的弱點(diǎn)指出防止堆芯損壞的途徑TMICore堆芯損壞當(dāng)前第10頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)當(dāng)前第11頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)二級(jí)PSA分析基本內(nèi)容研究堆芯熔化過(guò)程和放射性物質(zhì)在安全殼內(nèi)的釋放分析堆芯熔化行為和放射核素在安全殼內(nèi)的釋放和遷移研究安全殼在嚴(yán)重事故工況下的響應(yīng)，安全殼失效模式估計(jì)放射性向環(huán)境的釋放基本方法源項(xiàng)分析目的可以對(duì)各種堆芯損壞事故序列造成放射性釋放的嚴(yán)重性作出分析，找出設(shè)計(jì)上的弱點(diǎn)，并對(duì)減緩堆芯損壞后事故后果的途徑和事故處理提出具體意見(jiàn)。安全殼反應(yīng)堆壓力容器安全殼直接加熱堆芯熔融的進(jìn)展裂變產(chǎn)物微粒的行為氫氣爆炸熔融物/冷卻劑相互作用水蒸氣爆炸堆芯熔融物與混凝土相互作用當(dāng)前第12頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)三級(jí)PSA分析基本內(nèi)容核電廠廠外不同距離處放射性核素濃度隨時(shí)間的變化結(jié)合二級(jí)PSA分析結(jié)果按公眾風(fēng)險(xiǎn)的概念確定放射性事故造成的廠外后果目的能夠?qū)蠊麥p緩措施的相對(duì)重要性作出分析，也能對(duì)應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃的制定提供支持?；痉椒ǚ派湫晕⒘U(kuò)散遷移場(chǎng)外當(dāng)前第13頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)當(dāng)前第14頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)當(dāng)前第15頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)當(dāng)前第16頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)系統(tǒng)分析安全殼分析廠外后

果評(píng)價(jià)收集原始信息1形成事件樹(shù)外部事件分析2系統(tǒng)建模4事故序列定量分析物理過(guò)程分析放射性核素的釋放與輸運(yùn)的分析放射性核素在環(huán)境中遷移和后果分析3人員可靠性和操作規(guī)程的分析3形成數(shù)據(jù)庫(kù)不確定性分析形成結(jié)果和解釋一級(jí)PSA研究結(jié)果二級(jí)PSA研究結(jié)果三級(jí)PSA研究結(jié)果核電廠PSA

分析的全部?jī)?nèi)容和進(jìn)行的程序當(dāng)前第17頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)初始信息的收集電廠設(shè)計(jì)、廠址和運(yùn)行的信息；一般性數(shù)據(jù)和電廠具體數(shù)據(jù)；關(guān)于PSA方法的文件報(bào)告。一級(jí)PSA分析需要有：最終安全分析報(bào)告、管路系統(tǒng)圖、電氣系統(tǒng)圖和儀表系統(tǒng)圖；關(guān)于所研究系統(tǒng)的說(shuō)明性資料；試驗(yàn)、維修、運(yùn)行以及審批規(guī)程。這些信息是需要的，以便向分析人員提供一套盡可能完整的電廠設(shè)計(jì)和運(yùn)行的文件報(bào)告。二級(jí)PSA分析所需要的附加信息包括：關(guān)于反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)和安全殼更詳細(xì)的設(shè)計(jì)資料。安全殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的信息應(yīng)包括它的尺寸、質(zhì)量和材料。三級(jí)PSA分析需要：廠址處具體的氣象數(shù)據(jù)，以計(jì)算放射性核素在環(huán)境中的輸運(yùn)問(wèn)題。當(dāng)前第18頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)形成事件樹(shù)(EventTree)該項(xiàng)任務(wù)就是要分析由始發(fā)事件與各系統(tǒng)成功或失效組合而形成的各種事故序列，包括：確定所要分析的各類始發(fā)事件，說(shuō)明響應(yīng)始發(fā)事件所涉及的系統(tǒng)或采取的行動(dòng).當(dāng)前第19頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)系統(tǒng)建模對(duì)PSA中所涉及的電廠系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析故障樹(shù)方法FaultTree，簡(jiǎn)稱FT所謂故障樹(shù)分析法就是把最不希望發(fā)生的系統(tǒng)狀態(tài)作為系統(tǒng)故障的分析目標(biāo)，然后尋找直接導(dǎo)致這一故障發(fā)生的全部因素，再跟蹤追跡找出造成上一級(jí)事件發(fā)生的全部直接因素，直至毋需再深究其發(fā)生的因素時(shí)為止?！绊斒录保骸爸虚g事件”“底事件”

以故障樹(shù)為工具對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法稱為故障樹(shù)分析法(FaultTreeAnalysis)，簡(jiǎn)稱“FTA”

頂事件底事件失效概率ORANDAND當(dāng)前第20頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)人因可靠性和規(guī)程的分析

根據(jù)對(duì)LER(執(zhí)行申請(qǐng)者事件報(bào)告)的研究發(fā)現(xiàn)，在造成對(duì)環(huán)境有放射性釋放的事件中，有43％是由于人員差錯(cuò)違章或規(guī)程缺乏所造成的。

當(dāng)前第21頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)外部事件分析PSA分析中通常不包括外部事件。外部事件包括有火災(zāi)、地震和水淹。這項(xiàng)任務(wù)利用電廠系統(tǒng)分析中建立起的模式，可以從外部事件的觀點(diǎn)獨(dú)立地對(duì)模式進(jìn)行分析，或者是對(duì)模型加以修正，以明確反映外部事件的影響。為了描繪所分析的外部事件序列，要建立一些附加的事件樹(shù)。

當(dāng)前第22頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)形成數(shù)據(jù)庫(kù)事故序列定量分析需要有部件的數(shù)據(jù)庫(kù)。PSA中所使用的數(shù)據(jù)可以有兩個(gè)來(lái)源：①現(xiàn)有的通用數(shù)據(jù)②電廠運(yùn)行所累積的特有數(shù)據(jù)

7.5典型部件的失效率數(shù)據(jù)

當(dāng)前第23頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)事故序列定量分析該項(xiàng)任務(wù)是根據(jù)始發(fā)事件的發(fā)生頻率和相應(yīng)各電廠系統(tǒng)失效概率或人因可靠性，利用計(jì)算機(jī)程序算出事件樹(shù)中各事故序列的發(fā)生頻率。

當(dāng)前第24頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)物理過(guò)程分析堆芯熔化事故將會(huì)引起堆芯、壓力容器、反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)和安全殼內(nèi)許多物理過(guò)程。已經(jīng)發(fā)展了一些計(jì)算機(jī)程序來(lái)分析這些物理過(guò)程。其計(jì)算結(jié)果可幫助人們透徹了解與事故序列有關(guān)的各物理現(xiàn)象和預(yù)計(jì)安全殼是否失效。對(duì)每個(gè)所討論的事故序列建立安全殼事件樹(shù)。

當(dāng)前第25頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)安全殼事件樹(shù)CET當(dāng)前第26頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)放射性核素的釋放與輸運(yùn)的分析對(duì)每一種可能造成安全殼破裂的堆芯熔化事故，必須估計(jì)釋放到環(huán)境中去的放射性核素總量。利用計(jì)算模型分析事故期間從反應(yīng)堆燃料釋放出的放射性核素總量，并估計(jì)安全殼失效之前放射性核素在安全殼內(nèi)的輸運(yùn)和沉積。該分析的結(jié)果是預(yù)計(jì)每個(gè)事故序列下安全殼失效時(shí)釋放到環(huán)境中去的放射性核素總量。

當(dāng)前第27頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)源項(xiàng)計(jì)算程序大型計(jì)算程序：THALES(JAERI)MELCOR(USNRC)MAAP(USindustrygroups)ESCADRE(CEA,France)由專家判斷使用簡(jiǎn)單參數(shù)模型：NUREG-1150(USNRC)當(dāng)前第28頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)放射性在環(huán)境中遷移和后果分析根據(jù)安全殼分析提供的從安全殼釋放出來(lái)的源項(xiàng)，利用廠址處具體的氣象數(shù)據(jù)和局部地形信息，分析放射性核素在環(huán)境中的輸運(yùn)和彌散，計(jì)算核電廠周?chē)用袷艿降姆派湫詣┝亢驮斐傻慕】敌?yīng)。最后給出核電廠放射性釋放造成的各種后果：早期死亡、晚期癌癥死亡和財(cái)產(chǎn)損失。

當(dāng)前第29頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)不確定性分析不管分析的范圍如何，不確定性分析都是PSA中的一個(gè)必要的組成部分。在PSA分析的每一步都有不確定性問(wèn)題，有些不確定性可能還很大。不管是定性還是定量分析，都要考慮數(shù)據(jù)庫(kù)的不確定性、模型化時(shí)假設(shè)的不確定性以及分析的完整性。

當(dāng)前第30頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)思考題PSA分析的范圍事件樹(shù)事故序列故障樹(shù)為何要進(jìn)行不確定分析？當(dāng)前第31頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)7.4始發(fā)事件的確定與分組始發(fā)事件是造成核電廠擾動(dòng)并且有可能導(dǎo)致堆芯損壞的事件，它究竟能否造成堆芯損壞，依賴于核電廠各個(gè)緩解事故的系統(tǒng)是否能成功地運(yùn)行。始發(fā)事件是建造事件樹(shù)的起始點(diǎn)，為防止遺漏重要事故序列，確保核電廠概率安全評(píng)價(jià)的正確性，始發(fā)事件的確定應(yīng)力求完善，對(duì)提高核電廠PSA的可信度有重要意義。盡管從要求上看，需要有一份盡可能完備的始發(fā)事件清單。但必須認(rèn)識(shí)到，不可能形成一個(gè)絕對(duì)完整的始發(fā)事件清單，只希望沒(méi)有被識(shí)別的始發(fā)事件對(duì)總風(fēng)險(xiǎn)的貢獻(xiàn)應(yīng)是極小的。當(dāng)前第32頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)當(dāng)前第33頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)始發(fā)事件確定的方法實(shí)施PSA的第一步就是要產(chǎn)生一個(gè)需分析的始發(fā)事件（IE）清單，并對(duì)這些始發(fā)事件進(jìn)行分組以便減輕事故序列模型化和定量化的工作量。始發(fā)事件的確定工程評(píng)估

演繹法

工程評(píng)估法就是根據(jù)核電廠的運(yùn)行歷史和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，并參照其他核電廠概率安全評(píng)價(jià)的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)工程判斷編制出始發(fā)事件的清單。演繹法是通過(guò)構(gòu)造頂-底邏輯圖，邏輯圖最低一層事件就是核電廠的始發(fā)事件。

當(dāng)前第34頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)演繹法當(dāng)前第35頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)EPRI-NR-2230列出了輕水堆瞬態(tài)瞬發(fā)事件清單喪事反應(yīng)堆冷卻劑流量（一個(gè)環(huán)路）失控提棒控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的故障和/或落棒從控制棒處的泄漏一回路系統(tǒng)的泄漏穩(wěn)壓器低壓穩(wěn)壓器泄漏穩(wěn)壓器高壓不正確的安全注射信號(hào)安全殼的超壓?jiǎn)栴}化容系統(tǒng)不正常-硼稀釋壓力溫度功率不匹配-棒位錯(cuò)誤隔離的冷卻劑泵啟動(dòng)（冷水事故）反應(yīng)堆冷卻劑流量全部喪失給水流量喪失或減少給水流量全部喪失主回路隔離閥完全或部分關(guān)閉所有的主回路隔離閥關(guān)閉給水過(guò)多給水不穩(wěn)（操作錯(cuò)誤）…………當(dāng)前第36頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)始發(fā)事件的分類始發(fā)事件的分類內(nèi)部始發(fā)事件危害（內(nèi)部的和外部的）內(nèi)部始發(fā)事件包括：核電廠硬件失效由人誤或計(jì)算機(jī)軟件缺陷造成核電廠硬件的錯(cuò)誤運(yùn)行。外部危害（外部事件）是指若干個(gè)系統(tǒng)造成共同的極端環(huán)境條件的事件：地震洪水颶風(fēng)飛機(jī)墜落等。內(nèi)部危害包括內(nèi)部水淹、火災(zāi)飛射物撞擊。

當(dāng)前第37頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)輕水堆的始發(fā)事件分類應(yīng)該說(shuō)，一個(gè)核電廠的始發(fā)事件的數(shù)量是很龐大的，即便是對(duì)幾十個(gè)始發(fā)事件建立事件樹(shù)也是不現(xiàn)實(shí)的。因而，事故始發(fā)事件必須按安全功能或者系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)行分組。同一組內(nèi)的所有始發(fā)事件基本上具有相同的前沿系統(tǒng)成功準(zhǔn)則，并且具有相同的特殊條件（對(duì)操縱員要求，核電廠自動(dòng)響應(yīng)），因而能夠利用相同的事件樹(shù)／故障樹(shù)分析進(jìn)行模型化。冷卻劑喪失事故（LOCA）和瞬態(tài)兩大類通?？梢园凑談?dòng)力轉(zhuǎn)化系統(tǒng)是否有效進(jìn)行細(xì)分失去廠外電源的瞬變始發(fā)事件作為單獨(dú)一類考慮很小LOCA:D<0.95cm小LOCA:0.95cm<D<5cm中LOCA:5cm<D<15cm大LOCA:D>15cm當(dāng)前第38頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)安全功能、前沿系統(tǒng)和支持系統(tǒng)對(duì)每一個(gè)始發(fā)事件，必須確定為防止堆芯損壞所需要執(zhí)行的安全功能。輕水堆內(nèi)防止堆芯損壞的安全功能有：安全功能前沿系統(tǒng)控制反應(yīng)性反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)/高壓安全注射系統(tǒng)排出堆芯衰變熱和潛熱動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)/應(yīng)急給水系統(tǒng)/高壓安注/穩(wěn)壓器安全閥組/低壓安注/余熱排出系統(tǒng)保持反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界完整性（壓力控制）穩(wěn)壓器安全閥組保持反應(yīng)堆冷卻劑總裝量高壓安注/低壓安注保護(hù)安全殼完整性（隔離、超壓保護(hù)）安全殼噴淋系統(tǒng)/安全殼冷卻系統(tǒng)從安全殼大氣中清除放射性物質(zhì)安全殼噴淋系統(tǒng)當(dāng)前第39頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)當(dāng)前第40頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)7.5事件樹(shù)分析方法事件樹(shù)的建造事件序列定量化事件樹(shù)模型化方法當(dāng)前第41頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)事件樹(shù)的建造事件樹(shù)題頭:事件樹(shù)最上層是按順序列出可能影響事故進(jìn)程的一系列事件.在樹(shù)的分支點(diǎn)處，上分支表示系統(tǒng)A成功，下分支表示系統(tǒng)A失效。事故序列:在事件樹(shù)表示的每一條途徑代表著一種事故狀態(tài)。它從特定的始發(fā)事件開(kāi)始，導(dǎo)致一種電廠損壞狀態(tài)。兩態(tài)模型，即系統(tǒng)不是成功就是失效目前的事件樹(shù)分析中，把系統(tǒng)的部分失效當(dāng)成全部失效，其結(jié)果是偏于保守的。當(dāng)前第42頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)事件序列定量化它表示始發(fā)事件I發(fā)生后，系統(tǒng)A和C成功，而系統(tǒng)B和D失效的一個(gè)事故序列。在圖上用粗黑線表示。每一節(jié)點(diǎn)的下分支代表系統(tǒng)的失效。始發(fā)事件I發(fā)生、系統(tǒng)A成功、系統(tǒng)B失效下系統(tǒng)C成功的份額該事故序列的頻率可以用下式表示:事件序列頻率始發(fā)事件I的頻率始發(fā)事件I發(fā)生下系統(tǒng)A成功的份額始發(fā)事件I發(fā)生、系統(tǒng)A成功下系統(tǒng)B失效的份額始發(fā)事件I發(fā)生、系統(tǒng)A成功、系統(tǒng)B失效和系統(tǒng)C成功下系統(tǒng)D失效的份額這就是說(shuō)，每一事故序列頻率為始發(fā)事件頻率乘以每個(gè)分支點(diǎn)上的分支概率。故障樹(shù)方法當(dāng)前第43頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)功能事件樹(shù)示意圖當(dāng)前第44頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)事件樹(shù)模型化方法大事件樹(shù)-小故障樹(shù)法-（顯示法）帶有支持系統(tǒng)狀態(tài)的小故障樹(shù)法，所有支持系統(tǒng)的狀態(tài)將明顯地出現(xiàn)在事件樹(shù)題頭中。優(yōu)點(diǎn)：在事件樹(shù)中反映了現(xiàn)有的相關(guān)性，與事件樹(shù)相關(guān)聯(lián)的故障樹(shù)規(guī)模不大；每個(gè)事故序列的發(fā)生頻率計(jì)算比較簡(jiǎn)單，為響應(yīng)各個(gè)分支概率的乘積。缺點(diǎn)：只有豐富經(jīng)驗(yàn)的專家經(jīng)過(guò)精心處理才可能在事件樹(shù)建立起正確的相關(guān)性；事件樹(shù)復(fù)雜程度迅速加大；故障樹(shù)的規(guī)模雖然變小了，但故障樹(shù)的數(shù)目可能增加了。小事件樹(shù)-大故障樹(shù)法WASH-1400中使用的方法，美國(guó)NRC推薦使用的方法。事件樹(shù)不包括支持系統(tǒng)，因此事件樹(shù)比較簡(jiǎn)潔。對(duì)于支持系統(tǒng)，在前沿系統(tǒng)分析時(shí)應(yīng)考慮，因而對(duì)前沿系統(tǒng)形成一顆大故障樹(shù)。當(dāng)前第45頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)小事件樹(shù)-大故障樹(shù)法題頭的選擇：按照對(duì)始發(fā)事件響應(yīng)的時(shí)間順序來(lái)排列。（保護(hù)系統(tǒng)、高壓安注、高壓再循環(huán)等）。考慮系統(tǒng)功能上和硬件上的相互關(guān)系。如余熱排出系統(tǒng)可能需要安全殼噴淋系統(tǒng)的成功運(yùn)行，所以，余熱排出系統(tǒng)的題頭應(yīng)在安全殼噴淋系統(tǒng)之后。功能事件樹(shù)系統(tǒng)事件樹(shù)安全功能為題頭的事件樹(shù)不是最終的產(chǎn)品，是一個(gè)中間步驟將前沿系統(tǒng)的狀態(tài)作為題頭當(dāng)前第46頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)大破口事件樹(shù)例事故進(jìn)程當(dāng)前第47頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)大破口事件樹(shù)反應(yīng)性控制，停堆(RS)，中止核裂變過(guò)程；（空泡+安注）安全殼噴淋系統(tǒng)動(dòng)作，以降低安全殼壓力(COI)；

一回路冷卻劑裝量的維持和堆芯余熱的導(dǎo)出，向堆芯注入應(yīng)急冷卻水(ECI)安全殼內(nèi)熱量的排出，安全殼再循環(huán)冷卻（COR），由循環(huán)噴淋水導(dǎo)出安全殼內(nèi)熱量，控制安全殼的溫度和壓力堆芯再循環(huán)冷卻(ECR)，進(jìn)入堆芯再循環(huán)冷卻階段安全功能分析WASH-1400報(bào)告中大LOCA功能事件樹(shù)當(dāng)前第48頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)大破口事件樹(shù)安全功能系統(tǒng)成功準(zhǔn)則反應(yīng)性控制緊急停堆系統(tǒng)空泡率較高，由其帶來(lái)的負(fù)反應(yīng)性可以在短期內(nèi)使反應(yīng)堆進(jìn)入次臨界，在大破口事故分析中緊急停堆系統(tǒng)并非必不可少冷卻劑裝量的維持和堆芯余熱的導(dǎo)出安全注射箱注射3個(gè)安全注射箱至少有2個(gè)能將水注射一回路低壓安全注射直接注射2臺(tái)低壓安全注射泵至少1臺(tái)能正常運(yùn)行從換料水箱取水，經(jīng)冷管段注射管線注水，3根注射管至少2根有效低壓再循環(huán)冷卻-冷段注射2臺(tái)低壓安全注射泵至少1臺(tái)能正常運(yùn)行從地坑吸水，經(jīng)冷段注射管線注水，3根注射管至少2根有效。安全殼內(nèi)熱量的排出、降壓安全殼噴淋2臺(tái)安全殼噴淋泵至少1臺(tái)泵能將水經(jīng)1臺(tái)熱交換器注射到安全殼內(nèi)（24h）當(dāng)前第49頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)大破口事件樹(shù)系統(tǒng)間相互關(guān)系的分析系統(tǒng)事件樹(shù)安注箱注入失效，認(rèn)為堆芯已經(jīng)熔化（保守）；安全殼噴淋系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則不考慮低壓安注系統(tǒng)運(yùn)行：因?yàn)榘踩珰娏芟到y(tǒng)故障下，地坑水得不到冷卻，大約5小時(shí)后溫度即可上升到130度（低壓安全注射泵的極限溫度）；如果低壓安全注射在直接階段失效，則認(rèn)為再循環(huán)運(yùn)行已不起作用，此時(shí)堆芯已經(jīng)熔化。當(dāng)前第50頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)中破口事件樹(shù)當(dāng)前第51頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)思考題始發(fā)事件的確定及分組前沿系統(tǒng)、支持系統(tǒng)事件樹(shù)模型化方法的比較大破口失水事故事件樹(shù)根據(jù)背景資料聯(lián)系建立主蒸汽管道破裂事故事故事件樹(shù)（安全殼內(nèi)大破口）當(dāng)前第52頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)7.6故障樹(shù)分析法事件樹(shù)中一個(gè)重要要素是系統(tǒng)的成功或失效。必須采用有效的系統(tǒng)建模方法對(duì)系統(tǒng)作出可靠性分析；為什么不直接收集這些系統(tǒng)的失效率數(shù)據(jù)呢？這種系統(tǒng)可能沒(méi)有建成，或者是一個(gè)嶄新的系統(tǒng)，沒(méi)有可供使用的數(shù)據(jù)；從安全觀點(diǎn)看，人們希望在系統(tǒng)損壞以前就能獲得所要的數(shù)據(jù)，不希望為獲得經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)而產(chǎn)生不希望的后果；由于在部件設(shè)計(jì)上采用了冗余技術(shù)，因而系統(tǒng)可靠性很高，整個(gè)系統(tǒng)失效是一稀有事件，因而無(wú)法根據(jù)經(jīng)驗(yàn)直接確定系統(tǒng)可靠性；而部件的失效數(shù)據(jù)可能是容易解決的。因此，需要采用有效的系統(tǒng)模型方法，以便根據(jù)部件失效數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)系統(tǒng)的可靠性。概述當(dāng)前第53頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)故障樹(shù)分析步驟定義頂事件和邊界條件，確定成功準(zhǔn)則建造故障樹(shù)對(duì)故障樹(shù)簡(jiǎn)化或模塊化定性分析定量分析是故障樹(shù)分析最為關(guān)鍵的一步，是定量分析的基礎(chǔ)。當(dāng)前第54頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)故障樹(shù)常用符號(hào)當(dāng)前第55頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)故障樹(shù)的結(jié)構(gòu)函數(shù)故障樹(shù)中每個(gè)事件所處的狀態(tài)只有成功（0）或失效（1）兩種狀態(tài)，因而可以看成是一個(gè)布爾變量，這樣對(duì)故障樹(shù)中出現(xiàn)的每一個(gè)邏輯關(guān)系就可以看成一個(gè)布爾表示式。故障樹(shù)系由全部底事件用“并”和“交”的邏輯關(guān)系連接而成。顯然可以通過(guò)運(yùn)用布爾函數(shù)的運(yùn)算法則求出故障樹(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式底事件可定義：事件可定義為：

為故障樹(shù)的結(jié)構(gòu)函數(shù)。

故障樹(shù)的結(jié)構(gòu)函數(shù)反映了系統(tǒng)和單元之間的功能關(guān)系。若能求得系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)函數(shù)，則系統(tǒng)和單元之間的好壞關(guān)系也就完全清楚了。當(dāng)前第56頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)或門(mén)（邏輯并運(yùn)算）該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)函數(shù)為：一個(gè)系統(tǒng)，如果至少一個(gè)部件故障即可導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)故障，或者說(shuō)全體部件都正常，系統(tǒng)才正常，這樣的系統(tǒng)就叫做串聯(lián)系統(tǒng)。

當(dāng)前第57頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)與門(mén)（邏輯交運(yùn)算）n個(gè)部件構(gòu)成的系統(tǒng)，若至少一個(gè)部件正常，系統(tǒng)即正常，或者必須n個(gè)部件都故障系統(tǒng)才故障，這樣的系統(tǒng)就叫做n部件并聯(lián)系統(tǒng)。

結(jié)構(gòu)函數(shù)為：當(dāng)前第58頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)故障樹(shù)的建造規(guī)則明確建樹(shù)的邊界條件并形成簡(jiǎn)化系統(tǒng)圖嚴(yán)格定義頂事件FMEA分析（失效模式與影響分析）找出部件失效模式和造成的影響試驗(yàn)、維修和人因相關(guān)性故障樹(shù)的層次結(jié)構(gòu)事件的命名和描述這一條規(guī)則主要是要說(shuō)明一顆故障樹(shù)不可能建得過(guò)大。為了減小樹(shù)的規(guī)模和突出重點(diǎn)，應(yīng)在FMEA分析的基礎(chǔ)上，舍去那些不重要的部件，從系統(tǒng)圖的主要邏輯關(guān)系形成一個(gè)等效的簡(jiǎn)化系統(tǒng)圖，然后從簡(jiǎn)化系統(tǒng)圖出發(fā)進(jìn)行建樹(shù)。在用故障樹(shù)分析法計(jì)算事件樹(shù)中支點(diǎn)的分支概率時(shí)，通常由系統(tǒng)在事件樹(shù)中的成功準(zhǔn)則來(lái)規(guī)定頂事件。有時(shí)一個(gè)系統(tǒng)在不同的事故始發(fā)事件下必須采用不同的成功準(zhǔn)則部件失效模式可分為3類：需求失效貯備失效運(yùn)行失效采用一種標(biāo)準(zhǔn)化格式來(lái)對(duì)故障樹(shù)中基本事件進(jìn)行編碼命名是極為重要的，必須與所選用的計(jì)算機(jī)程序匹配，應(yīng)清楚地說(shuō)明：部件失效模式、部件標(biāo)識(shí)和類型、部件所處的系統(tǒng)、部件的電廠編碼當(dāng)前第59頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)7.6.4建造故障樹(shù)反應(yīng)堆壓力保護(hù)系統(tǒng)圖，試畫(huà)出該系統(tǒng)的故障樹(shù)。該系統(tǒng)是一個(gè)由三個(gè)輸入通道組成的3取2系統(tǒng)，其正常的功能是當(dāng)3個(gè)輸入通道中有2個(gè)通道的壓力信號(hào)超出容許的范圍時(shí)，則輸出通道有信號(hào)輸出，反應(yīng)堆就停閉。反之，該系統(tǒng)故障。因此，可把反應(yīng)堆壓力保護(hù)系統(tǒng)故障選為頂事件。當(dāng)前第60頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)反應(yīng)堆壓力保護(hù)系統(tǒng)建樹(shù)過(guò)程超壓停堆失效OR輸入通道故障輸出通道故障通道A和B故障通道B和C故障通道A和C故障邏輯門(mén)

A故障邏輯門(mén)

B故障通道A故障通道B故障通道C故障壓力敏

感元件

C故障壓力變

送器C

故障定值器

C故障壓力敏

感元件

A故障壓力變

送器A

故障定值器

A故障壓力敏

感元件

B故障壓力變

送器B

故障定值器

B故障準(zhǔn)底事件x1x2x3x4x5當(dāng)前第61頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)如圖反應(yīng)堆壓力保護(hù)系統(tǒng)故障樹(shù)（待發(fā)展事件）TopOR輸入通道故障輸出通道故障通道A和B故障通道B和C故障通道A和C故障x(chóng)4x5x1x2x1x3x2x3H1H2H3H4H5H6當(dāng)前第62頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)練習(xí)：第二種思路建立反應(yīng)堆壓力保護(hù)系統(tǒng)故障樹(shù)當(dāng)前第63頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)Top通道A故障通道B故障邏輯門(mén)A故障x(chóng)4x1x2x1x3x2x3邏輯門(mén)B故障x(chóng)5x1x2x1x3x2x3H1H2H3H4H5H6H7H8H9H10當(dāng)前第64頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)7.6.4故障樹(shù)的建造例：

四取二系統(tǒng)功能故障樹(shù)7..6ORANDANDANDD當(dāng)前第65頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)簡(jiǎn)化的應(yīng)急冷卻注射系統(tǒng)故障樹(shù)該系統(tǒng)的投入由安注信號(hào)觸發(fā)，安注信號(hào)將向安注泵及有關(guān)閥門(mén)發(fā)出。簡(jiǎn)化的應(yīng)急冷卻注射系統(tǒng)當(dāng)前第66頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)當(dāng)前第67頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)當(dāng)前第68頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)7.6.5故障樹(shù)的定性分析當(dāng)前第69頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)故障樹(shù)的定性分析的工作故障樹(shù)定性分析的主要目的之一就在于尋找導(dǎo)致頂事件發(fā)生的基本事件或基本事件的組合，即識(shí)別導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有故障模式（失效模式），進(jìn)而決定系統(tǒng)或單元的薄弱環(huán)節(jié)，以便在設(shè)計(jì)中采取措施，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)最優(yōu)化。定性分析的工作包括：首先，對(duì)建立起來(lái)的故障樹(shù)進(jìn)行規(guī)范化處理，將非規(guī)范化的邏輯門(mén)或事件，例如禁門(mén)、互斥與門(mén)等按等效變換為規(guī)范化的邏輯門(mén)或事件，使建造出來(lái)的故障樹(shù)僅含有基本事件、結(jié)果事件以及與、或、非三種邏輯門(mén)的故障樹(shù)；采用故障樹(shù)算法（上行法或下行法）對(duì)故障樹(shù)處理，并按布爾代數(shù)規(guī)則進(jìn)行化簡(jiǎn)吸收求得全部最小割集。當(dāng)前第70頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)1.故障樹(shù)的結(jié)構(gòu)函數(shù)故障樹(shù)系由全部底事件用“并”和“交”的邏輯關(guān)系連接而成。顯然，可以通過(guò)運(yùn)用布爾函數(shù)的運(yùn)算法則求出故障樹(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式底事件可定義：事件可定義為：為故障樹(shù)的結(jié)構(gòu)函數(shù)。故障樹(shù)的結(jié)構(gòu)函數(shù)反映了系統(tǒng)和單元之間的功能關(guān)系。若能求得系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)函數(shù)，則系統(tǒng)和單元之間的好壞關(guān)系也就完全清楚了。當(dāng)前第71頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)布爾代數(shù)的基本運(yùn)算法則當(dāng)前第72頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)2.割集與最小割集割集是故障樹(shù)底事件集合的一個(gè)子集合，如果該子集的所有這些底事件發(fā)生，則頂事件必定發(fā)生。最小割集是割集集合的一個(gè)子集，是底事件數(shù)量不能再減少的割集。最小割集的階數(shù)：最小割集中所含底事件數(shù)目。求最小割集的方法：上行法：從底事件開(kāi)始，由下向上逐步將頂事件展為底事件的積之和的形式，經(jīng)過(guò)吸收得到全部最小割集。下行法（Fussell法）：從頂事件開(kāi)始，由上而下逐步將頂事件展為底事件的積之和的形式，經(jīng)過(guò)吸收得到全部最小割集。一個(gè)最小割集代表系統(tǒng)發(fā)生故障的一種模式，而全部最小割集的集合就代表系統(tǒng)的全部故障模式。所以，故障樹(shù)的結(jié)構(gòu)函數(shù)可以由最小割集表示，這樣就把求解一棵復(fù)雜的故障樹(shù)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求解故障樹(shù)的最小割集的問(wèn)題，從而使可靠度的定量計(jì)算簡(jiǎn)化。當(dāng)前第73頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)上行法（Semanderes算法）該法的特點(diǎn)是從故障樹(shù)最下面一級(jí)的復(fù)合事件開(kāi)始。如果復(fù)合事件與底事件間是用邏輯“與門(mén)”聯(lián)結(jié)的，則為“交”運(yùn)算；如果是用邏輯“或門(mén)”聯(lián)結(jié)的，則為“并”運(yùn)算。按類似的方法逐步往上進(jìn)行，直至頂事件展成底事件的積之和形式為止，故該法又稱上行法。當(dāng)前第74頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)用上行法求圖示的最小割集利用等冪律A?A=A，于是得到五個(gè)割集為：利用布爾代數(shù)的吸收律進(jìn)行處理，可得最小割集：當(dāng)前第75頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)下行法（Fussell算法）Fussell方法是從頂事件開(kāi)始的，由上往下逐級(jí)展開(kāi)，順序地把上—級(jí)事件置換成下一級(jí)事件。在逐級(jí)展開(kāi)過(guò)程中，遇到“與門(mén)”時(shí)，可將其下面緊接著的所有輸入事件都排在同一行中，增加每一項(xiàng)中的元素；遇到“或門(mén)”時(shí)，可把它下面的每個(gè)輸入都單獨(dú)排一行，在同一列中，增加的是項(xiàng)。這樣直到底事件為止。當(dāng)前第76頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)用下行法（Fussell算法）求最小割集TH2H1H3H1H2H3置換或門(mén)45H2置換與門(mén)X4X5H4H5H6置換與門(mén)X4X5H4H5H6X1H5H612置換或門(mén)X2H5H6X4X5X1X3H613置換或門(mén)X1X1H6X2X1H6X2X3H6X4X5X2X3X3X1X1X323X2X1X2BICSX1X1X2X1X3X2X1X3X3X2X1X3X2X3X2X4X5X1X3X1X3X1X2X3X2X3等冪X1X2X1X2X3X1X2X2X3X4X5OR展開(kāi)項(xiàng)(給出有哪些割集)AND每項(xiàng)的元素集（給出割集有哪些事件的信息）輸入置換輸出運(yùn)算方法吸收x1x2

x1x3x2x3x4x5當(dāng)前第77頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)用布爾表達(dá)式逐步帶入法求該圖的最小割集H1=H2+H3=H4H5H6+x4x5=(x1+x2)(x1+x3)(x2+x3)+x4x5=(x1x1+x1x3+x1x2+x2x3)(x2+x3)+x4x5=(x1+x2x3)(x2+x3)+x4x5=(x1x2+x1x3+x2x2x3+x2x2x3)+x4x5=x1x2+x1x3+x2x3+x4x5當(dāng)前第78頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)例-應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)A1=A+B+B1=A+B+C1C2=A+B+(C+B+D1)(D+B+D1)C1C2A1ABB1BBBCD1DD1D1EE1=A+B+CD+CB+B+E+E1=A+B+CD+E+F1+F2F1F2F1F2HBBFO=A+B+CD+CB+D1=A+B+CD+E+F+B+O+B+H=A+B+CD+E+F+O+H當(dāng)前第79頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)反應(yīng)堆壓力保護(hù)系統(tǒng)的故障樹(shù)，求其結(jié)構(gòu)函數(shù),最小割集。(積的和)當(dāng)前第80頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)Top通道A故障通道B故障邏輯門(mén)A故障x(chóng)4x1x2x1x3x2x3邏輯門(mén)B故障x(chóng)5x1x2x1x3x2x3H1H2H3H4H5H6H7H8H9H10Top=H1H2=(X4+H3)(X5+H3)=(X4+H5+H6+H7)(X5+H8+H9+H10)=(X4+X1X2+X1X3+X2X3)(X5+X1X2+X1X3+X2X3)=X4X5+X1X2+X1X3+X2X3當(dāng)前第81頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)最小割集的定性分析階數(shù)越小的割集越重要；在低階最小割集中出現(xiàn)的底事件比高階最小割集中的底事件重要；在最小割集階數(shù)相同條件下，在不同割集中重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)越多的底事件越重要。=X4X5+X1X2+X1X3+X2X3=A+B+CD+E+F+O+H當(dāng)前第82頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)最小割集的意義1全部最小割集反映系統(tǒng)的全部故障模式，為尋找系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)、提高系統(tǒng)可靠性的途徑提供了依據(jù)。找出最小割集對(duì)降低復(fù)雜系統(tǒng)潛在事故的風(fēng)險(xiǎn)具有重大意義。因?yàn)樵O(shè)計(jì)中如果能做到使每個(gè)最小割集中至少有一個(gè)底事件恒不發(fā)生（或發(fā)生頻率極低），則頂事件就恒不發(fā)生（或發(fā)生概率極低），做到了在設(shè)計(jì)階段把系統(tǒng)潛在事故的發(fā)生概率降至最低。當(dāng)前第83頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)最小割集的意義2消除可靠性關(guān)鍵設(shè)備中一階最小割集（最小割集中的底事件個(gè)數(shù)為1），可達(dá)到消除其單點(diǎn)故障的目的?？煽啃躁P(guān)鍵設(shè)備設(shè)計(jì)要求不允許有單點(diǎn)故障，即系統(tǒng)中不允許有一階最小割集。解決的方法之一就是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行故障樹(shù)分析，找出一階最小割集，然后在其所在的層次或更高的層次增加“與門(mén)”。對(duì)于核電廠安全系統(tǒng)，設(shè)計(jì)上要滿足單一故障準(zhǔn)則，這就意味著系統(tǒng)中不允許有一階最小割集。當(dāng)前第84頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)最小割集的意義3最小割集可以指導(dǎo)系統(tǒng)的故障診斷和維修。如果系統(tǒng)某一故障模式發(fā)生了，則一定是該系統(tǒng)中與其對(duì)應(yīng)的某一個(gè)最小割集中的全部底事件都發(fā)生了。因此，當(dāng)進(jìn)行維修時(shí)，如果只維修某個(gè)故障部件，雖然能夠使系統(tǒng)恢復(fù)功能，但其可靠性水平還遠(yuǎn)未恢復(fù)。例如冗余的設(shè)備全部故障才可能導(dǎo)致系統(tǒng)故障，維修了其中一個(gè)設(shè)備，雖然系統(tǒng)功能可以恢復(fù)，但是其可靠性水平還沒(méi)有恢復(fù)根據(jù)最小割集的概念，只有修復(fù)同一最小割集中的全部故障部件，才能恢復(fù)系統(tǒng)可靠性、安全性設(shè)計(jì)水平。當(dāng)前第85頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)路集與最小路集如果該子集所對(duì)應(yīng)的全部部件正常，則頂事件必定正常，則成為路集。最小路集是路集集合的一個(gè)子集，是底事件數(shù)量不能再減少的路集。同樣，系統(tǒng)的最小路集也可能有許多個(gè)。一個(gè)最小路集，代表了一種成功可能性，即系統(tǒng)不發(fā)生故障的底事件的集合。當(dāng)前第86頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)對(duì)偶系統(tǒng)的性質(zhì)把故障樹(shù)的“或門(mén)”換成“與門(mén)”，“與門(mén)”換成“或門(mén)”，它就變成對(duì)偶樹(shù)了，逆子亦成立；把故障樹(shù)結(jié)構(gòu)函數(shù)中的“并”換成“交”，“交”換成“并”，它就成為對(duì)偶樹(shù)的結(jié)構(gòu)函數(shù)，逆之亦成立；故障樹(shù)的最小路集，就是對(duì)偶樹(shù)的最小割集.對(duì)偶圖1圖2當(dāng)前第87頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)若要求出圖1所示的故障樹(shù)的最小路集，只要求出其對(duì)偶樹(shù)圖2所示故障樹(shù)的最小割集就可以了。

求對(duì)偶故障樹(shù)的最小割集路集內(nèi)包含的全部部件正常，則頂事件必定正常。當(dāng)前第88頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)7.6.6故障樹(shù)的定量分析當(dāng)前第89頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)1、定量分析的目的和基本內(nèi)容定量分析的目的：根據(jù)最小割集計(jì)算故障樹(shù)頂事件的發(fā)生概率及其不確定性和底事件或割集的重要度。故障樹(shù)定量分析的基本內(nèi)容歸結(jié)為以下幾方面：底事件概率的定量分析，一般由收集到的部件失效數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，求出單元的可靠性參數(shù)，如失效概率或無(wú)效度，可以是某種形式的分布。頂事件概率的定量分析,一般根據(jù)故障樹(shù)結(jié)構(gòu)函數(shù)，由底事件概率計(jì)算出頂事件概率。定量計(jì)算中的關(guān)鍵問(wèn)題是最小割集的“不交化”。為了確定頂事件概率的變化范圍、誤差限或分布，則須進(jìn)行誤差傳播計(jì)算。底事件的結(jié)構(gòu)重要度和概率重要度的計(jì)算。這部分內(nèi)容對(duì)于系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)、診斷和優(yōu)化等方面是不可缺少的。當(dāng)前第90頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)2、底事件失效概率/不可用度故障樹(shù)定量分析的第一步就是確定各個(gè)底事件的失效概率。包括：部件運(yùn)行失效、部件需求失效、部件檢修、部件試驗(yàn)和維修等方面的模型分析。兩種類型的失效概率失效率λ(t)：在t時(shí)刻還未失效的部件而在t時(shí)刻單位時(shí)間內(nèi)失效的概率（設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中失效的概率）需求失效概率（不可用度）：是部件執(zhí)行功能需求時(shí)的失效概率，也就是在需求以前或在需求時(shí)刻部件功能已經(jīng)失效的概率。就失效的含義來(lái)說(shuō)，失效概率等效于不可用度，但失效率不要與不可用度相混。當(dāng)前第91頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)底事件失效率在核電廠的可靠性和風(fēng)險(xiǎn)分析中，認(rèn)為失效是隨機(jī)的，即：當(dāng)前第92頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)失效概率運(yùn)行中的失效概率：如果失效是隨機(jī)的： F(t)＝1-e-λt=λt

需求失效概率：q設(shè)備功能失效的總概率：F=q十λt關(guān)于失效率和需求失效概率，已有不少數(shù)據(jù)庫(kù)可供使用。應(yīng)該小心謹(jǐn)慎地使用這些通用數(shù)據(jù)庫(kù)或電廠專用數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)前第93頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)3、頂事件發(fā)生概率當(dāng)前第94頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)近似計(jì)算底事件概率的上、下限近似

頂事件發(fā)生概率的上限近似-稀有事件近似：

頂事件概率的下限近似計(jì)算公式：

首項(xiàng)與第二項(xiàng)之半的差作近似-中間近似：

Q≤S1Q≥S1-S2Q≤S1-S2+S3Q≥S1-S2+S3-S4┋當(dāng)前第95頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)例題假設(shè)故障樹(shù)的最小割集有

按容斥原理，求得:如按容斥原理，求得的頂事件發(fā)生概率精確值：P=S1-S2+S3=0.03-0.003+0.001=0.028上限近似值為S1=0.03；下限近似值為S2-S1=0.03-0.003=0.027；中間近似值為S1-(1/2)S2=0.03-0.5*0.03=0.0285。中間近似較接近精確計(jì)算值。當(dāng)前第96頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)截尾技術(shù)在核電廠概率安全評(píng)價(jià)中，涉及的系統(tǒng)大都比較復(fù)雜。復(fù)雜故障樹(shù)含的最小割集數(shù)很多，而且最小割集的發(fā)生概率都較小，故在PSA計(jì)算中，常采用上限近似計(jì)算。其中還在上限近似計(jì)算的基礎(chǔ)上采用截尾技術(shù)，使計(jì)算進(jìn)一步簡(jiǎn)化。一種為最小割集的事件數(shù)截尾，即規(guī)定最小割集含的最大事件數(shù)。如規(guī)定為6個(gè)，那么超過(guò)6個(gè)事件的最小割集就被刪去了。另一種為概率截尾如規(guī)定概率值為10-9，小于該值的最小割集也都被刪去。但概率截尾可能出問(wèn)題，因?yàn)椋芏啾粍h去的最小割集的概率之和不一定還是小概率。當(dāng)前第97頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)底事件重要度的計(jì)算重要度分析是故障樹(shù)定量分析中的重要組成部分。重要度系指一個(gè)部件或者割集對(duì)頂事件做出的貢獻(xiàn)。底事件結(jié)構(gòu)重要度:衡量各個(gè)底事件的發(fā)生對(duì)造成頂事件發(fā)生的重要程度，它僅取決于故障樹(shù)的結(jié)構(gòu)和諸底事件在故障樹(shù)中所處的地位。底事件概率重要度:頂事件與諸底事件發(fā)生概率的大小有著密切關(guān)系，這樣的概率重要度才能衡量各個(gè)底事件發(fā)生概率的降低對(duì)頂事件發(fā)生概率的降低的影響程度。F-V割集重要度：部件失效對(duì)系統(tǒng)失效的總貢獻(xiàn)關(guān)鍵重要度：部件失效概率的變化率所引起的系統(tǒng)失效概率的變化率，主要是為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須改進(jìn)薄弱環(huán)節(jié)，也就是說(shuō)提高較高質(zhì)量的部件不提高較低質(zhì)量的部件。當(dāng)前第98頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)如果當(dāng)其余xi的取值已定時(shí)，使頂事件發(fā)生，即，而使頂事件不發(fā)生，即，則可認(rèn)為底事件i的發(fā)生對(duì)頂事件的發(fā)生是重要的。如果，則認(rèn)為底事件i的發(fā)生與否對(duì)頂事件發(fā)生與否是不重要的。底事件的結(jié)構(gòu)重要度在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段，尚缺乏底事件發(fā)生概率數(shù)據(jù)的情況下，就必須根據(jù)結(jié)構(gòu)重要度來(lái)確定系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)和選擇諸部件的等級(jí)。當(dāng)前第99頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)如果某一向量中底事件i的發(fā)生對(duì)頂事件發(fā)生是重要的，

就稱為故障樹(shù)的一個(gè)關(guān)鍵向量。底事件i的關(guān)鍵向量總數(shù)若記為,則有:式中的∑是對(duì)2n-1個(gè)不同向量求和。我們將比值定義為底事件i的結(jié)構(gòu)重要度。其值愈接近1，說(shuō)明底事件i在結(jié)構(gòu)上愈重要，因此設(shè)計(jì)時(shí)也就愈應(yīng)該使底事件i可靠些。底事件的結(jié)構(gòu)重要度i部件失效下系統(tǒng)結(jié)構(gòu)函數(shù)取1的個(gè)數(shù)i部件正常下系統(tǒng)結(jié)構(gòu)函數(shù)取1的個(gè)數(shù)當(dāng)前第100頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)求圖所示故障樹(shù)的結(jié)構(gòu)重要度從結(jié)構(gòu)上看單元最重要。

n=5(5個(gè)部件)，25-1=16取x1事件由0—>1當(dāng)前第101頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)在各底事件相互獨(dú)立的假定下，頂事件概率Q為：顯然，反映了底事件i發(fā)生的概率變對(duì)頂事件發(fā)生的概率變化所作的貢獻(xiàn)，為此我們用它作為底事件i的概率重要度的定義，記作：底事件的概率重要度當(dāng)前第102頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)解：系統(tǒng)的無(wú)效度為：結(jié)果，若令，則也可以得到與前述例題完全一致的結(jié)果，計(jì)算的概率重要度等于結(jié)構(gòu)重要度。求圖故障樹(shù)概率重要度當(dāng)前第103頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)組合爆炸逐步代入法是常用的方法，它是下行法和上行法的綜合。必須注意，當(dāng)故障樹(shù)中部件數(shù)量較大時(shí)，其運(yùn)算量是很大的，而且計(jì)算量隨部件數(shù)目n的增長(zhǎng)而指數(shù)增長(zhǎng)。一個(gè)由n個(gè)底事件組成的系統(tǒng)，底事件組合的種類為2n-1種可能性。雖然前述介紹的上行法或下行法求得全部布爾顯示割集比2n-1少得多，但絕對(duì)數(shù)目還是很大，用大型計(jì)算機(jī)求解仍然存在計(jì)算容量和速度的問(wèn)題。為此，人們提出了各種各樣的算法和技術(shù)來(lái)緩解這種困難，包括模塊化技術(shù)、早期不交化技術(shù)等等。當(dāng)前第104頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)了解：結(jié)構(gòu)函數(shù)的不交化容斥原理計(jì)算頂事件發(fā)生概率公式共有2n－1項(xiàng)。當(dāng)最小割集數(shù)n充分大時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生“組合爆炸”問(wèn)題。此時(shí)，即使用大型計(jì)算機(jī)也難以勝任。所以，復(fù)雜系統(tǒng)無(wú)效度精確算法的有效途徑是將相容事件和化為不相容事件和。這種運(yùn)算過(guò)程稱割集的不交化。當(dāng)前第105頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)所示的兩個(gè)集合Mi和Mj，它們是相交的。但是Mi與一定是不相交的.

當(dāng)前第106頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)早期不交化故障樹(shù)分析的新途徑采用了早期不交化，在自上而下地展開(kāi)故障樹(shù)的結(jié)構(gòu)函數(shù)時(shí)，就對(duì)門(mén)和底事件一起進(jìn)行不交化，然后逐項(xiàng)經(jīng)過(guò)等冪律和相補(bǔ)律的簡(jiǎn)化，得到不交型最小割集群與積之和表達(dá)式。在早期不交化前先經(jīng)早期模塊簡(jiǎn)化和邏輯簡(jiǎn)化，效果就會(huì)更好些。無(wú)論故障樹(shù)多么復(fù)雜，它的早期不交化都可按不交型運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)便地實(shí)施。當(dāng)前第107頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)當(dāng)前第108頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)圖-故障樹(shù)若設(shè)諸底事件的概率均為0.02，則頂事件的概率為：Q＝0.022+0.023(1-0.02)+0.024(1-0.02)2+0.024(1-0.02)3＝4×10－4＋7.84×10－6＋0.153×10－6＋0.15×10－6＝4.08×10－4當(dāng)前第109頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)用不交化方法求解最小割集當(dāng)前第110頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)7.7事故序列分析將事故序列作為頂事件，把事故序列所涉及的系統(tǒng)作為中間事件，然后用AND邏輯門(mén)將中間事件與頂事件連接起來(lái)，形成一棵以事故序列為頂事件的新故障樹(shù)。事故序列故障樹(shù)頂事件的輸入事件有：始發(fā)事件事故序列所含的故障系統(tǒng)的系統(tǒng)故障樹(shù)事故序列包含的成功系境的系統(tǒng)成功樹(shù)例如：事故序列，其中I為始發(fā)事件，系統(tǒng)A,C和D成功，B、E和F3個(gè)系統(tǒng)故障，那么事故序列S的故障樹(shù)如圖所示。運(yùn)用故障樹(shù)定性分析技術(shù)，便于求出事故序列的最小割集。當(dāng)前第111頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)事故序列分析應(yīng)得到下列結(jié)果重要事故序列及其重要的最小割集；所有事故序列的歸類；事故序列的點(diǎn)估計(jì)和區(qū)間估計(jì)；堆芯嚴(yán)重?fù)p壞頻率；事故序列中系統(tǒng)、割集和部件重要度靈敏度分析當(dāng)前第112頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)事故序列中相關(guān)性處理共同始發(fā)事件引起多個(gè)前沿系統(tǒng)或支持系統(tǒng)失效；共享部件失效引起多個(gè)系統(tǒng)失效；系統(tǒng)間的相關(guān)性，包括共享支持系統(tǒng)、支持系統(tǒng)相互依賴性，前沿系統(tǒng)中支持系統(tǒng)與其他支持系統(tǒng)等；由于區(qū)別早期和晚期系統(tǒng)失效的要求引起的相關(guān)性；人因相關(guān)性。在小事件樹(shù)-大故障樹(shù)方法中，在事件樹(shù)進(jìn)行布爾化簡(jiǎn)過(guò)程中對(duì)上述相關(guān)性進(jìn)行處理；并且可以通過(guò)計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)地完成各種相關(guān)分析。當(dāng)前第113頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)事故序列中系統(tǒng)成功的處理某些情況下，系統(tǒng)的成功包括在事件序列中。重要的是在事故序列的布爾化簡(jiǎn)中明確地考慮該系統(tǒng)的成功，以避免對(duì)事故序列發(fā)生頻率作出過(guò)高估計(jì)。精確處理要求利用對(duì)偶定理建立與系統(tǒng)成功模型相對(duì)應(yīng)的成功樹(shù)。然后再與事故序列中系統(tǒng)失效對(duì)應(yīng)的故障樹(shù)進(jìn)行布爾化簡(jiǎn)求出事故序列的最小割集。通常采用近似的方法——割集匹配技術(shù)。首先求出事故序列中失效系統(tǒng)合并故障樹(shù)的最小割集和成功系統(tǒng)的故障樹(shù)最小割集；然后對(duì)上述兩個(gè)割集進(jìn)行比較，如果第一組中某割集被第二組中的割集所包含，就在第一組中刪除該割集，刪除后的剩余的割集就是事故序列的割集。當(dāng)前第114頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)事故序列的定量化求得事故序列故障樹(shù)的最小割集后，便可按故障樹(shù)定量分析方法計(jì)算事故序列的頻率及其不確定性。模塊化技術(shù)截?cái)嗉夹g(shù)考慮恢復(fù)行動(dòng)對(duì)結(jié)果的影響運(yùn)行人員可以從最小割集得到有用信息，并判斷是否采取恢復(fù)行動(dòng)。只對(duì)最重要的最小割集考慮恢復(fù)行動(dòng)，對(duì)于采取恢復(fù)行動(dòng)的最小割集，要估算其恢復(fù)概率。將最小割集的頻率乘以它的非恢復(fù)概率就是可估算有恢復(fù)的最小割集的頻率，從而計(jì)算出事故序列的最終估算頻率。一般是對(duì)同一類別中各事故序列的概率表達(dá)式進(jìn)行綜合。由單個(gè)事故序列頻率疊加所得的結(jié)果是近似值。用這種方法求某類事故序列總頻率極為方便。當(dāng)前第115頁(yè)\共有123頁(yè)\編于星期一\3點(diǎn)加拿大的概率安全分析的利用與發(fā)