一种反应堆保护系统拒动概率计算方法技术方案

本发明专利技术属于核电安全级仪控系统概率安全分析技术领域，具体涉及一种反应堆保护系统拒动概率计算方法。包括以下步骤：分析一个通道由于不可诊断非共因故障引起的通道拒动概率；在反应堆保护系统各通道交替进行定期试验情况下计算出四个通道中有三个通道或四个通道同时发生不可诊断非共因故障引起的拒动概率；通过故障修复率计算出通道可诊断非共因故障引起的通道拒动概率；计算出三个或四个通道同时发生可诊断非共因故障引起的拒动概率；通过分析不可诊断失效共因因子和可诊断失效共因因子计算出通道发生拒动的不可诊断共因失效拒动概率和可诊断的共因失效拒动概率；将各部分的拒动概率相加，得出反应堆保护系统拒动概率。本发明专利技术提高了计算效率。

A calculation method of rejection probability for reactor protection system

The invention belongs to the technical field of probabilistic safety analysis of nuclear power safety level instrumentation and control system, in particular to a calculation method for rejection probability of reactor protection system. The following steps are included: analysis of the channel rejection probability caused by a non diagnostic non common cause failure in a channel, and calculate the rejection probability of three channels or four channels in the four channels at the same time by alternately conducting a periodic test of the reactor protection system. The repair rate calculates channel rejection probability caused by non common cause faults, and calculates the rejection probability caused by three or four channels at the same time that can diagnose non common cause faults. By analyzing the non diagnosable common cause factor and the diagnostic failure co factor, the non diagnosable common cause failure of the channel is calculated. The dynamic probability and the diagnosable common cause failure probability are added together, and the rejection probability of each part is added to obtain the probability of rejection of the reactor protection system. The invention improves the calculation efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种反应堆保护系统拒动概率计算方法
本专利技术属于核电安全级仪控系统概率安全分析
，具体涉及一种反应堆保护系统拒动概率计算方法。
技术介绍
拒动概率，是指在现场工况异常，需要保护系统动作的情况下，安全级仪控系统因自身随机故障拒绝执行安全功能的概率，即安全级仪控系统自身的部件出现失效情况而引起系统拒动。反应堆保护系统的功能主要是保护三大核安全屏障，即燃料包壳、一回路压力边界和安全壳的完整性，当运行参数达到危及三大屏障完整性的阈值时，保护系统动作触发反应堆紧急停堆和启动专设安全设施，当保护系统发生拒动时，将无法启动紧急停堆，可能导致堆芯损坏、放射性物质释放到环境中等严重事故，最终危及到公众安全。GB/T4083-2005《反应堆保护系统安全准则》明确提出了安全级仪控系统拒动概率的定量要求。然而，此标准并没有提供拒动概率的通用计算方法，业界也未形成一致方法，因此，目前，主流的核电仪控供应商基于可靠性理论，结合自身实践经验，各自独立推导出了系统拒动概率计算方法，例如，三菱公司应用可靠性框图理论计算拒动概率，西屋公司和AREVA则应用故障树理论推导拒动概率计算模型和公式，而Invensys则应用马尔科夫模型进行推导，但是上述的各种拒动概率计算模型和方法中均存在不足之处：(1)在考虑不可诊断故障引起的拒动时，由于模型的限制，都假设各4个通道同时开展定期试验，然而在实际工程应用中，反应堆保护系统的四个通道是交替开展定期试验，每隔T/4进行一个通道的定期试验，各通道定期试验时间交替情况下系统的失效概率小于各通道同时定期试验时系统的失效概率，因此假定4通道同时开展定期试验的模型，其准确性不能得到保证。(2)在可靠性框图和故障树的模型中，欠缺对共因失效的考虑，共因失效在系统拒动概率的贡献中占有较大的比例，因此不考虑共因失效，其计算结果的准确性不能得到保证。(3)另外，上述各家公司的计算方法和建模过程都比较复杂，计算效率偏低，工程适用性不强。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种面向工程应用的反应堆保护系统拒动概率计算方法，以克服现有技术存在的上述不足。为达到上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种反应堆保护系统拒动概率计算方法，包括以下步骤：步骤1，分析一个通道由于不可诊断非共因故障引起的通道拒动概率；步骤2，在步骤1的基础上，在反应堆保护系统各通道交替进行定期试验情况下，计算出四个通道中有三个通道或四个通道同时发生不可诊断非共因故障引起的拒动概率；步骤3，通过故障修复率计算出通道可诊断非共因故障引起的通道拒动概率；步骤4，在步骤3的基础上，计算出三个或四个通道同时发生可诊断非共因故障引起的拒动概率；步骤5，通过分析不可诊断失效共因因子和可诊断失效共因因子，计算出通道发生拒动的不可诊断共因失效拒动概率和可诊断的共因失效拒动概率；步骤6，在步骤2和步骤4、步骤5的基础上，将各部分的拒动概率相加，得出反应堆保护系统拒动概率。所述的步骤1中，一个通道由于不可诊断非共因故障引起的通道拒动概率表达式为：Q1(t)＝λU*(1-βU)*t其中：βU表示不可诊断故障的共因因子，λU表示在反应堆保护系统的一个通道中不可诊断的影响安全功能的失效率。所述的步骤2中，各通道交替进行定期试验，每T/4完成一个通道定期试验，T为总的定期试验周期，一个周期内完成四个通道的定期试验，每个T/4内，系统的平均失效概率相同，在第一个T/4内：第一通道的平均失效概率为：第四通道的平均失效概率为：第三通道的平均失效概率为：第二通道的平均失效概率为：当三个或四个通道发生拒动失效时该冗余系统拒动，所以不可诊断非共因故障引起系统拒动的概率为：QU＝QU1+QU2其中，其中：βU表示不可诊断故障的共因因子，λU表示在反应堆保护系统的一个通道中不可诊断的影响安全功能的失效率。所述的步骤3中，一个通道由于可诊断非共因故障引起的通道拒动失效概率：λD*(1-βD)*MTTR其中：βD表示可诊断故障的共因因子，λD表示在反应堆保护系统的一个通道中可诊断的影响安全功能的失效率，MTTR表示用于恢复的平均时间。所述的步骤4中，当三个或四个通道发生拒动失效时该冗余系统拒动，所以可诊断非共因故障引起系统拒动的概率为：QD＝4(λD*(1-βD)*MTTR)3+(λD*(1-βD)*MTTR)4其中：βD表示可诊断故障的共因因子，λD表示在反应堆保护系统的一个通道中可诊断的影响安全功能的失效率，MTTR表示用于恢复的平均时间。所述的步骤5中，系统发生拒动的不可诊断共因失效概率λU*βU*T/4；系统发生可诊断的共因失效概率为：λD*βD*MTTR其中：βD表示可诊断故障的共因因子，λD表示在反应堆保护系统的一个通道中可诊断的影响安全功能的失效率，MTTR表示用于恢复的平均时间；βU表示不可诊断故障的共因因子，λU表示在反应堆保护系统的一个通道中不可诊断的影响安全功能的失效率；T为总的定期试验周期。所述的步骤6中，系统拒动概率为：其中：βD表示可诊断故障的共因因子，λD表示在反应堆保护系统的一个通道中可诊断的影响安全功能的失效率，MTTR表示用于恢复的平均时间；βU表示不可诊断故障的共因因子，λU表示在反应堆保护系统的一个通道中不可诊断的影响安全功能的失效率；T为总的定期试验周期。本专利技术所取得的有益效果为：本专利技术不但充分考虑4通道交替开展定期试验的实际应用，而且综合考虑了共因失效的贡献，过程简单，大大提高了计算效率，适用于工程应用。本专利技术对实际工程案例进行了计算验证，结果证明本专利技术的推导过程正确，利用本专利技术的方法完全可以实现2oo4系统架构的拒动概率的计算，不但耗时短，而且结果准确。附图说明图1为核电站反应堆保护系统停堆保护子系统(RTS)架构；图2为示意图本专利技术的步骤流程图；图3为反应堆保护系统各通道不可诊断拒动概率示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。如图1所示，典型的反应堆保护系统架构，四个通道构成四取二表决冗余系统，其中每个通道都包括信号输入单元、信号处理单元和信号输出单元，四个通道的输出在停堆断路器实现四取二逻辑表决，即四个通道中有两个正常系统就正常。各通道影响安全功能的故障包括可诊断故障和不可诊断故障，可诊断和不可诊断故障的故障率分别表示为λD、λU，对于可诊断的故障，故障发生后立刻维修，平均修复时间为MTTR(meantimetorepair)；对于不可诊断故障需在定期试验时故障才被检测并进行维修，平均修复时间为检测时间与实际维修时间之和，通常实际维修时间远远小于定期试验周期时，因此平均修复时间近似为检测时间。如图2所示，本专利技术所述反应堆保护系统拒动概率计算方法包括如下步骤：步骤1、首先，分析一个通道由于不可诊断非共因故障引起的通道拒动失效概率。如图3所示，每个通道的定期试验周期为T，各通道分别进行定期试验，交替进行，各通道试验的时间间隔为T/4。图中曲线Q1(t)为通道1的失效概率曲线，可近似视为正比曲线(λU*t＜＜1)：其中βU：表示不可诊断的共因故障失效因子，λU表示在一个系统的一个通道中不可诊断的影响安全功能的失效率(每小时)。步骤2、在步骤1的基础上，在反应堆保护系统各通道交替进行定期试验情况下，计算出四个通道中有三个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反应堆保护系统拒动概率计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，分析一个通道由于不可诊断非共因故障引起的通道拒动概率；步骤2，在步骤1的基础上，在反应堆保护系统各通道交替进行定期试验情况下，计算出四个通道中有三个通道或四个通道同时发生不可诊断非共因故障引起的拒动概率；步骤3，通过故障修复率计算出通道可诊断非共因故障引起的通道拒动概率；步骤4，在步骤3的基础上，计算出三个或四个通道同时发生可诊断非共因故障引起的拒动概率；步骤5，通过分析不可诊断失效共因因子和可诊断失效共因因子，计算出通道发生拒动的不可诊断共因失效拒动概率和可诊断的共因失效拒动概率；步骤6，在步骤2和步骤4、步骤5的基础上，将各部分的拒动概率相加，得出反应堆保护系统拒动概率。

【技术特征摘要】
1.一种反应堆保护系统拒动概率计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，分析一个通道由于不可诊断非共因故障引起的通道拒动概率；步骤2，在步骤1的基础上，在反应堆保护系统各通道交替进行定期试验情况下，计算出四个通道中有三个通道或四个通道同时发生不可诊断非共因故障引起的拒动概率；步骤3，通过故障修复率计算出通道可诊断非共因故障引起的通道拒动概率；步骤4，在步骤3的基础上，计算出三个或四个通道同时发生可诊断非共因故障引起的拒动概率；步骤5，通过分析不可诊断失效共因因子和可诊断失效共因因子，计算出通道发生拒动的不可诊断共因失效拒动概率和可诊断的共因失效拒动概率；步骤6，在步骤2和步骤4、步骤5的基础上，将各部分的拒动概率相加，得出反应堆保护系统拒动概率。2.根据权利要求1所述的反应堆保护系统拒动概率计算方法，其特征在于：所述的步骤1中，一个通道由于不可诊断非共因故障引起的通道拒动概率表达式为：Q1(t)＝λU*(1-βU)*t其中：βU表示不可诊断故障的共因因子，λU表示在反应堆保护系统的一个通道中不可诊断的影响安全功能的失效率。3.根据权利要求1所述的反应堆保护系统拒动概率计算方法，其特征在于：所述的步骤2中，各通道交替进行定期试验，每T/4完成一个通道定期试验，T为总的定期试验周期，一个周期内完成四个通道的定期试验，每个T/4内，系统的平均失效概率相同，在第一个T/4内：第一通道的平均失效概率为：第四通道的平均失效概率为：第三通道的平均失效概率为：第二通道的平均失效概率为：当三个或四个通道发生拒动失效时该冗余系统拒动，所以不可诊断非共因故障引起系统拒动的概率为：QU＝QU1+QU2其中，

【专利技术属性】
技术研发人员：唐庆，马刚，邓涛，孙武，余冠华，杨光，冯行，卢荣翠，马书丽，
申请(专利权)人：中核控制系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11