1、HFTER事故余熱排出系統概率平安分析摘要高通量工程試驗堆HFETR事故余熱排出系統用于事故工況下排出反應堆余熱保證堆芯平安。本文應用RiskSpectrum軟件對HFETR事故余熱排出系統開展概率平安評價PSA，通過貝葉斯數據處理方式進行根底數據處理、通過整合局部發考慮共因故障，并以事故余熱排出系統失效為頂事件建立了HFETR事故余熱排出系統故障樹模型，定量給出了HFETR事故余熱排出系統失效概率。同時以事故余熱排出系統模型及運行可靠性數據位根底，進行了最小割集分析、重要度分析和靈敏度分析，較全面地分析了該系統的風險水平，為系統改造升級提供了重要參考。關鍵詞HFETR;概率平安評價;事故余熱

2、排出系統中圖分類號：TM623            文獻標識碼：ADOI：10.19694/j ki.issn2095-2457.2021.11.0310引言高通量工程試驗堆HighFluxEngineeringTestReactor，HFETR是一座大型的綜合性的試驗及工程應用和研究的壓力殼型研究反應堆，主要承擔材料輻照、元件考驗及同位素生產等重要任務，至今已運行40年。HFETR事故余熱排出系統DelayHeatRemoveSystem，DHRS主要功能是當反應堆出現正

3、常換熱設備或管線失效等事故工況時，排出反應堆余熱保證堆芯平安。該系統對事故工況下反應堆的平安極為重要，有必要對其進行可靠性分析，獲得其可靠性水平，并分析影響其可靠性的主要因素。1系統描述1.1系統流程事故余熱排出系統包括兩個回路，即一次水回路和二次水路，回路之間通過熱交換器進行換熱。圖1為該系統流程圖，當出現事故工況導致主泵停運時，一次水回路由1#事故泵經112閥及118閥或2#事故泵經114閥及118閥提供，確保事故工況下堆芯流量，一次水由堆芯上方進入堆芯受熱后由堆芯下方流出，通過107閥由4#熱交換器或經109閥由5#熱交換器將熱量傳給二次水，此時的二次水由6#事故泵經S905甲閥或經9#

4、事故泵經S904甲閥提供，在熱交換器實現換熱后經S904乙或S905乙回到平安水池中。系統投入運行時，1#事故泵與2#泵事故泵互為備用，4#熱交換器與5#熱交換器互為備用，6#事故泵與9#泵事故泵互為備用。1.2系統主要設備系統投入運行前各設備的狀態見表1，系統主要設備故障模式與后果分析Failuremodeandeffectsanalysis，FMEA表見表2。2故障樹分析2.1分析前準備成功準那么：一次水回路二次水回路均正常換熱那么系統排熱成功。頂事件：事故余熱排出系統失效系統不能排出堆芯余熱。根本假設：不考慮各信號線路失效;不考慮與事故余熱排出系統相連系統對系統可靠性的奉獻;不考慮各設備

5、的設備冷卻水系統失效;不考慮系統的可維修性;任務事件取8小時。2.2可靠性數據處理可靠性數據是PSA的輸入和根底，可靠性數據的質量決定整個PSA分析結果的質量【1】。為了獲得合理的可靠性數據，本文采用美國核管會NRC和美國機械工程師協會ASME推薦的貝葉斯數據處理方式將HFETR歷史運行數據和核電站通用數據進行耦合處理，使得最終數據既具有HFETR特點，同時也能夠具有一定的統計樣本數量【2】。該方法以通用數據為先驗數據，以堆歷史運行數據為樣本數據，進行貝葉斯處理得到量化計算的后驗數據【3】。2.3共因失效分析共因失效表現為多個冗余部件由于共同的原因同時或在一段時間間隔內發生失效，其發生的可能原

6、因為設計缺陷、制造安裝缺陷、運行或維修失誤、自然事件等。根據工業界長期的經驗累積，發現冗余部件共因失效對系統總體失效的奉獻比單獨只考慮部件獨立失效對系統總體失效的奉獻要大得多，故在分析中必須考慮共因失效。目前國內比較多采用的共因分析方法由因子法、多希臘字母MGL法、因子法等【4】。本文選用貼近研究堆運行特點共因失效參數處理的UPM法，使得分析過程更貼近工程實踐【5】。分析中考慮兩臺一次水事故泵和兩臺二次水事故泵共因失效，根據UPM法表計算出相應因子分別為9.88E-2和9.92E-2。2.4故障樹建造應用RiskSpectrum建立系統故障樹模型，事故余熱排出系統共構件主故障樹1顆，子故障樹7

7、顆含共因故障樹4顆，主故障樹和共因故障樹如圖2所示。3主要結果與分析3.1最小割集MCS分析導致頂事件發生的主要最小割集列于表3，事故泵共因失效是導致系統不可用的支配性事件。通過表3可以看出，二次水兩臺事故泵共因失效事件CCF-PUMP-AC-2#-ALL和一次水兩臺事故泵共因失效事件CCF-PUMP-AC-2#-ALL是導致事故余熱排出系統失效的主要支配性事件，其百分比分別為43.6%和43.4%。3.2重要度分析FV重要度表示含有某單個根本領件的相關割集發生頻率之和在頂事件發生頻率中的份額，它可以為尋找系統薄弱環節提供依據。本文分析了根本領件、可靠性參數對系統不可用的重要度。根本領件FV重

8、要度表達式如下：可靠性參數的重要度分析有兩種檢測方法。風險較少因子RDF，計算模型為：風險增加因子RIF，計算模型為：支配性根本領件的FV重要度見表4，可靠性參數的各種重要度分析結果見表5。3.3敏感度分析敏感度分析可以為實際在役系統的升級改造提供指導意見。其計算公式為：計算獲得事故余熱排出系統失效根本領件靈敏度及事故余熱排出系統可靠性參數靈敏度數據見表6和表7。通過分析表6和表7，事故泵共因失效根本領件具有最大靈敏度，事故泵失效參數具有最大靈敏度。4結論針對HFTER事故余熱排出系統構件故障樹模型，并利用該模型對系統進行概率平安評價得到結論：1HFETR事故余熱排出系統失效概率為：4.00&

9、#215;10-4;2一次水事故泵共因失效、二次水事故泵共因失效、一次水管道運行失效、電動閥S904乙失效、電動閥S90乙失效是導致系統失效的最重要因素，是該系統的薄弱環節，且前兩個根本領件具有最大靈敏度。3當對事故余熱排出系統進行改造升級的相關活動時，應重點解決次水事故泵共因失效以及二次水事故泵共因失效問題。參考文獻【1】IAEA-TECDOC-478.ComponentReliabilityDataforUseinProbabilisticSafetyAssessment.1988.【2】薛大知.核電站PSA分析中可靠性數據處理的貝葉斯方法J.核動力工程，2000，205451-455.【3】USNRC.NUREG/CR-6823.HandbookofParameterEstimationfor