核动力装置在线操纵危害性分析方法研究

李伟; 青先国; 赵阳; 张中岳; 代锴垒

doi:10.13832/j.jnpe.2021.S2.0136

核动力装置在线操纵危害性分析方法研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0136

李伟^{1, 2,},
青先国²,
赵阳²,
张中岳²,
代锴垒²

1.
哈尔滨工程大学核科学与技术学院，哈尔滨，150001
2.
中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术国家重点实验，成都，610213

详细信息

作者简介:
李　伟（1990—），男，工程师，现从事反应堆仪控总体及控制室研究，E-mail: lcyccr@163.com

中图分类号: TL413+.3
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出版历程
- 收稿日期: 2021-07-19
- 录用日期: 2021-12-07
- 修回日期: 2021-10-19
- 刊出日期: 2021-12-29

Study of Online Operation Hazard Analysis Method of Nuclear Power Plant

1.
College of Nuclear Science and Technology, Harbin Engineering University, Harbin, 150001, China
2.
Science and Technology on Reactor System Design Technology Laboratory, Nuclear Power Institute of China, Chengdu, 610213, China

摘要

摘要: 为了在线评估操纵员的操纵行为是否存在危害性，以避免人因失误、确保核动力装置安全运行，探讨了一种基于系统目标-功能模型的操纵危害分析方法，该方法根据核动力装置运行参数确定目标和功能状态，并根据目标-功能之间的因果依存关系定性推理分析操纵行为对系统目标的影响。研究结果表明，所提出的方法可以提示操纵员操纵动作对特定系统目标和功能的潜在危害性后果，方法鲁棒性好、实时性高，有助于减少和避免人因失误。
- 核动力装置 /
- 危害性分析 /
- 功能建模 /
- 因果分析
Abstract: In order to online evaluate whether the operator’s operational actions is harmful, so as to avoid human error and ensure the safe operation of nuclear power plant, an operation hazard analysis method based on system goal-function model is presented, which determines the goal and function state according to the operation parameters of nuclear power plant. According to the cause-effect dependency between goal and function, qualitative reasoning is used to analyze the effects of operational actions on system goals. The results show that the proposed method can prompt the potential harmful consequences of the operator's operational actions on the specific system goals and functions. The method has good robustness and high real-time performance, and is helpful to reduce and avoid human errors.
- Nuclear power plant /
- Hazard analysis /
- Functional modeling /
- Cause-effect analysis

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图 1 在线操纵危害分析方法架构

Figure 1. Framework of Online Operation Hazard Analysis Method　　　　　　　

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图 2 目标、功能、物理部件分析

Figure 2. Goals, Functions and Physical Components Analysis

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图 3 核动力装置层次化分析

Figure 3. Hierarchical Analysis of Nuclear Power Plant

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图 4 核动力装置总体能量流模型

Figure 4. Overall Energy Flow Model of Nuclear Power Plant

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图 5 规范化的功能模型推理规则

Bal—“平衡”（Balance）功能

Figure 5. Standardized Reasoning Rules ofFunctional Models

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表 1 核动力装置总体功能和安全功能目标

Table 1. Overall Functions and Safety Function Goals of Nuclear Power Plant

编号	说明	编号	说明
G1	冷却剂流量控制	So400	反应堆产热
G3	冷却剂压力控制	Si400	海水热阱导出
G4	冷却剂水位控制	Si401	海水热阱导出
G5	蒸汽压力控制	tr400	堆芯热量导出
G6	蒸汽发生器水位控制	tr401	冷却剂向蒸汽发生器传热
G7	余热排出	tr402	蒸汽发生器向冷凝器传热
G8	高压安注	tr403	冷凝器热量导出
G9	反应性控制	tr404	循环冷却水热量导出
G10	低压安注	St400	一回路储热
G11	冷凝器温度控制	St401	蒸汽发生器储热
St402	冷凝器储热
So—“源”（Source）功能；St—“存储”（Storage）功能； tr—“传输”功能；Si—“阱”（Sink）功能

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表 2 操纵危害后果分类

Table 2. Classification for Hazard of Operation

分类	当前目标监测状态	目标预测状态	目标状态的趋势变化	操纵预警提示
1	H	H	↓	危害操作动作
2	M	H	↓	危害操作动作
3	L	H	↑	缓解操作动作
4	H	L	↑	缓解操作动作
5	M	L	↓	危害操作动作
6	L	L	↓	危害操作动作

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参考文献(3)

[1]	BAYBUTT P. On the need for system-theoretic hazard analysis in the process industries[J]. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2021(69): 104356. doi: 10.1016/j.jlp.2020.104356
[2]	YANG M, ZHANG Z J. Study on quantitative reliability analysis by multilevel flow models for nuclear power plants[J]. Nuclear Power Engineering, 2011, 32(4): 72-76.
[3]	LIND M. Reasoning about causes and consequences in mulitlevel flow models[C]//Advances in Safety, Reliability and Risk Management-Proceedings of the European Safety and Reliability Conference, ESREL 2011. France: Troyes, 2012.