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“华龙一号”反应堆紧急停堆系统动态可靠性评估方法

李坤祥 隋阳 戴滔 于涛

李坤祥, 隋阳, 戴滔, 于涛. “华龙一号”反应堆紧急停堆系统动态可靠性评估方法[J]. 核动力工程, 2023, 44(4): 163-169. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.04.0163
引用本文: 李坤祥, 隋阳, 戴滔, 于涛. “华龙一号”反应堆紧急停堆系统动态可靠性评估方法[J]. 核动力工程, 2023, 44(4): 163-169. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.04.0163
Li Kunxiang, Sui Yang, Dai Tao, Yu Tao. An Approach for Dynamic Reliability Assessment of Reactor Trip System of HPR1000[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(4): 163-169. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.04.0163
Citation: Li Kunxiang, Sui Yang, Dai Tao, Yu Tao. An Approach for Dynamic Reliability Assessment of Reactor Trip System of HPR1000[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(4): 163-169. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.04.0163

“华龙一号”反应堆紧急停堆系统动态可靠性评估方法

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.04.0163
基金项目: 国家自然科学基金面上项目(52174189)
详细信息
    作者简介:

    李坤祥(1998—),男,硕士研究生,现主要从事核电厂系统可靠性评估等工作,E-mail: 1315345013@qq.com

    通讯作者:

    隋 阳,E-mail: sydr374@163.com

  • 中图分类号: TL364+.5

An Approach for Dynamic Reliability Assessment of Reactor Trip System of HPR1000

  • 摘要: 反应堆紧急停堆系统(RTS)结构复杂,导致其具有动态交互、时间依赖和概率不确定性等特性,传统的静态可靠性评估方法难以表征这3个特性。针对这一问题,提出了一种“华龙一号”RTS动态可靠性评估新方法:首先,应用动态故障树(DFT)建立表征RTS动态交互性的DFT模型;然后,在已建立的DFT模型基础上,应用动态贝叶斯网络(DBN)和模糊集理论(FST)建立表征RTS动态交互、时间依赖和概率不确定性的模糊DBN模型;最后,应用拉丁超立方抽样(LHS)定义一个新的模糊贝叶斯推理算法。应用该算法进行模糊贝叶斯正向推理和逆向推理,计算得到了RTS动态可靠度,识别了RTS薄弱环节,并将定义的模糊贝叶斯推理算法与传统的模糊贝叶斯推理算法进行比较,验证了本文定义的算法的准确性和精度。以上研究成果为进一步提高“华龙一号”RTS的可靠性提供了科学依据。

     

  • 图  1  “华龙一号”RTS结构简图

    PIP—信号预处理单元;APU—信号采集和处理单元

    Figure  1.  Schematic Diagram of RTS Structure of HPR1000

    图  2  “华龙一号”RTS的DFT模型

    Figure  2.  DFT Model of HPR1000 RTS

    图  3  “华龙一号”RTS的模糊DBN模型

    Figure  3.  Fuzzy DBN Model of HPR1000 RTS

    图  4  不考虑维修条件下的“华龙一号”RTS动态可靠度频数直方图

    Figure  4.  Frequency Histogram for Dynamic Reliability of HPR1000 RTS without Considering Maintenance

    图  5  考虑维修条件下的“华龙一号”RTS动态可靠度频数直方图

    Figure  5.  Frequency Histogram for Dynamic Reliability of HPR1000 RTS with Considering Maintenance

    图  6  “华龙一号”RTS可靠度随时间变化的曲线

    Figure  6.  Variation of Reliability of HPR1000 RTS with Time

    图  7  相对误差结果对比

    Figure  7.  Comparison of Relative Error Results

    图  8  标准差结果对比

    Figure  8.  Comparison of Standard Deviation Results

    表  1  图2中的编号及描述

    Table  1.   Number and Description in Figure 2

    编号描述编号描述编号描述
    TIP通道停堆断路器开启失效M11供电失效X5机架失效
    M1停堆信号失效M12传感器先于主电源失效X6和X7主、备处理器失效
    M2和M3自动、手动停堆信号失效M13电源备份失效X8APU传感器失效
    M4逻辑表决失效X1IP通道停堆断路器拒开X9和X10主、备电源失效
    M5APU失效X2人因失误A1、A2、A3和A4IP、IIP、IIIP和IVP保护组的APU输入模块失效
    M6、M7、M8和M9IP、IIP、IIIP和IVP通道输入失效X3手动停堆开关失效B1、B2、B3和B4IP、IIP、IIIP和IVP保护组的PIP失效
    M10处理器失效X4背板总线闭锁C1、C2、C3和C4IP、IIP、IIIP和IVP保护组的传感器失效
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    表  2  根节点梯形模糊失效率

    Table  2.   Trapezoidal Fuzzy Failure Rates of Root Nodes

    根节点失效率λ/h−1
    X1(3.15×10−7, 4.28×10−7, 8.76×10−7, 9.89×10−7)
    X3(1.62×10−5, 2.16×10−5, 4.32×10−5, 4.86×10−5)
    X4(3.64×10−7, 4.87×10−7, 9.82×10−7, 1.11×10−6)
    X5(9.37×10−6, 1.25×10−5, 2.50×10−5, 2.81×10−5)
    X6和X7(3.20×10−7, 4.30×10−7, 8.70×10−7, 9.80×10−7)
    X8、C1、C2、C3和C4(4.13×10−7, 5.57×10−7, 1.13×10−6, 1.28×10−6)
    X9和X10(2.04×10−7, 2.73×10−7, 5.50×10−7, 6.19×10−7)
    A1、A2、A3和A4(9.36×10−7, 1.24×10−6, 2.43×10−6, 2.73×10−6)
    B1、B2、B3和B4(5.87×10−7, 7.84×10−7, 1.57×10−7, 1.76×10−6)
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    表  3  根节点的重要度

    Table  3.   Importance Degrees for Root Nodes

    根节点概率重要度结构重要度临界重要度
    X19.81×10−12.59×10−17.27×10−2
    X22.58×10−12.47×10−11.03×10−2
    X32.76×10−12.47×10−19.30×10−1
    X44.91×10−29.21×10−32.59×10−3
    X56.78×10−29.21×10−39.37×10−1
    X61.06×10−63.07×10−33.46×10−7
    X73.20×10−43.07×10−33.46×10−7
    X83.50×10−81.84×10−32.13×10−9
    X95.96×10−55.53×10−32.15×10−9
    X103.50×10−81.84×10−31.18×10−15
    A1、A2、A3和A43.47×10−44.06×10−37.21×10−5
    B1、B2、B3和B43.46×10−44.06×10−32.92×10−5
    C1、C2、C3和C43.46×10−44.06×10−32.10×10−5
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-09-06
  • 录用日期:  2022-11-16
  • 修回日期:  2022-11-22
  • 刊出日期:  2023-08-15

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