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考虑自诊断的反应堆保护系统停堆功能可靠度评估模型研究

王明洋 张蔚 徐冬苓 程玉玉 郑明光

王明洋, 张蔚, 徐冬苓, 程玉玉, 郑明光. 考虑自诊断的反应堆保护系统停堆功能可靠度评估模型研究[J]. 核动力工程, 2023, 44(2): 159-165. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.02.0159
引用本文: 王明洋, 张蔚, 徐冬苓, 程玉玉, 郑明光. 考虑自诊断的反应堆保护系统停堆功能可靠度评估模型研究[J]. 核动力工程, 2023, 44(2): 159-165. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.02.0159
Wang Mingyang, Zhang Wei, Xu Dongling, Cheng Yuyu, Zheng Mingguang. Study on Reliability Evaluation Model for the Reactor Protection System Shutdown Function Considering Self-diagnostics[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(2): 159-165. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.02.0159
Citation: Wang Mingyang, Zhang Wei, Xu Dongling, Cheng Yuyu, Zheng Mingguang. Study on Reliability Evaluation Model for the Reactor Protection System Shutdown Function Considering Self-diagnostics[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(2): 159-165. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.02.0159

考虑自诊断的反应堆保护系统停堆功能可靠度评估模型研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.02.0159
详细信息
    作者简介:

    王明洋(1997—),男,硕士研究生,现主要从事反应堆保护系统相关研究,E-mail: wangmingyang@snerdi.com.cn

  • 中图分类号: TB114.3;TL363

Study on Reliability Evaluation Model for the Reactor Protection System Shutdown Function Considering Self-diagnostics

  • 摘要: “在线自诊断”作为数字化仪控系统的重要特征,对核电厂反应堆保护系统(RPS)停堆功能的可靠性分析具有重要作用。通过分析自诊断对人因、定期试验等因素的影响,建立设备级误动模型;以典型RPS TX为例,通过马尔科夫方法建立动态的TX序列级和系统级模块误动模型;利用系统级模块误动模型定量计算TX停堆功能可靠度与自诊断的关系。通过定性分析与定量计算论证了综合考虑自诊断对RPS停堆功能可靠性分析的必要性,为后续国内RPS停堆功能的可靠性评价提供了借鉴。

     

  • 图  1  RPS单序列逻辑架构图

    Figure  1.  RPS Single Sequence Logic Architecture Diagram

    图  2  序列级Level1模块误动故障可靠性框图

    Figure  2.  Sequence Level 1 Module Spurious Actuation Fault Reliability Block Diagram

    图  3  序列级Level1模块误动故障Markov状态转移图

    Δt—单位时间,1 h;O—模块的正常工作状态;E—模块失效的状态(吸收态),任一卡件失效则序列级Level1模块失效进入吸收态EL1;下标L1—序列级Level1模块

    Figure  3.  Sequence Level 1 Module Spurious Actuation Fault Markov State Transition Diagram

    图  4  序列级Level2模块误动故障可靠性框图

    Figure  4.  Sequence Level 2 Module Spurious Actuation Fault Reliability Block Diagram

    图  5  序列级Level2模块误动故障Markov状态转移图

    KL2,1—4条RT和DO串联通路的其中任一条发生误动;KL2,2—属于同个CL的2个RT和DO串联通路均失效;EL2—单序列Level2模块3条RT和DO串联通路出现故障状态,为吸收态;下标m—RT和DO的串联通路;下标L2—序列级Level2模块

    Figure  5.  Sequence Level 2 Module Spurious Actuation Fault Markov State Transition Diagram

    图  6  序列级Level3模块误动故障马尔科夫状态转移图

    EL3—单序列Level3模块2个RTCB均发生误动,单序列Level3模块触发,为吸收态;KL3,1—1个RTCB发生误动;下标L3—序列级Level3模块

    Figure  6.  Sequence Level 3 Module Spurious Actuation Fault Markov State Transition Diagram

    图  7  不考虑ASD的系统级Level模块误动故障马尔科夫状态转移图

    KS1,1—2oo4逻辑TX的一个序列发生故障;下标S1—不考虑自诊断的系统级Level模块;下标L—序列级各Level模块

    Figure  7.  System-level Module Spurious Actuation Fault Markov State Transition Diagram without Considering ASD

    图  8  考虑ASD的系统级Level模块误动故障马尔科夫状态转移图

    KS2,1—仅ASD发生故障;KS2,2—在ASD故障的情况下TX的一个序列发生故障,此时TX未切换逻辑;KS2,3—2oo4表决逻辑TX的一个序列发生故障,此时ASD正常,自动切换成2oo3表决逻辑;KS2,4—2oo3表决逻辑TX的ASD发生故障;KS2,5—ASD故障条件下2oo3表决逻辑TX的一个序列发生故障;KS2,6—2oo3表决逻辑TX的一个序列发生故障,TX切换成1oo2表决逻辑;ES2,1—2oo4表决逻辑TX的2个序列发生故障,触发停堆;ES2,2—1oo2表决逻辑TX出现序列故障,触发停堆;ES2,3—2oo3表决逻辑TX的2个序列发生故障,触发停堆;$ {\mu }_{\mathrm{d}} $—ASD设备的修复率,考虑其平均修复率为0.2;下标S2—考虑自诊断的系统级Level模块

    Figure  8.  System-level Spurious Actuation Fault Markov State Transition Diagram Considering ASD

    图  9  一个换料循环TX停堆功能可靠度变化

    Figure  9.  TX Shutdown Function Reliability Changes in a Refueling Cycle

    表  1  RPS停堆子系统设备初始数据和计算结果

    Table  1.   Initial Data and Calculated Results of RPS Shutdown Subsystem Equipment

    设备名称λr/h−1NPdλS/h−1λw/h−1
    PI1.20×10−560.91.200010×10−51.22×10−5
    DI1.25×10−660.91.250100×10−61.40×10−0
    AI 13.66×10−560.93.660011×10−53.68×10−5
    AI 23.58×10−660.93.580100×10−63.73×10−6
    PM1(2)1.31×10−560.991.310010×10−51.32×10−5
    RT1.31×10−520.991.310010×10−51.32×10−5
    DO1.39×10−620.91.390100×10−61.54×10−6
    RTCB1.00×10−6201.000100×10−61.15×10−6
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    表  2  2种情况下序列级各Level模块故障率

    Table  2.   Failure Rate of Each Sequence-level Module under Two Conditions

    故障率考虑自诊断不考虑自诊断
    $ {\lambda }_{\mathrm{L}1} $/h−12.39526×10−42.41996×10−4
    $ {\lambda }_{\mathrm{L}2} $/h−14.30211×10−98.72537×10−9
    $ {\lambda }_{\mathrm{L}3} $/h−11.00019×10−111.33279×10−11
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    表  3  TX单序列/停堆功能故障率与$ {\lambda }_{\mathrm{d}} $γ的关系

    Table  3.   Relationship between the Failure Rate of TX Single Sequence/Shutdown Function and the$ {\lambda }_{d} $ and γ

    条件$ {(\lambda }_{\mathrm{L}1} $+$ {\lambda }_{\mathrm{L}2} $+$ {\lambda }_{\mathrm{L}3}) $/h−1TX停堆功能故障率/h−1
    不考虑自诊断, γ=0.0022.420043×10−43.40549×10−6
    不考虑自诊断, γ=02.395324×10−43.33801×10−6
    $ {\lambda }_{\mathrm{d}} $=1×10−10 h−1, γ=02.395299×10−42.22161×10−9
    $ {\lambda }_{\mathrm{d}} $=1×10−10 h−1, γ=0.0022.395299×10−42.22162×10−9
    $ {\lambda }_{\mathrm{d}} $=1×10−8 h−1, γ=0.0022.396885×10−42.22608×10−9
    $ {\lambda }_{\mathrm{d}} $=1×10−6 h−1, γ=0.0022.555432×10−42.70362×10−9
    $ {\lambda }_{\mathrm{d}} $=1×10−5 h−1, γ=0.0023.996783×10−41.04573×10−8
    $ {\lambda }_{\mathrm{d}} $=1×10−4 h−1, γ=0.0021.841119×10−31.01053×10−6
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-04-12
  • 修回日期:  2022-12-12
  • 刊出日期:  2023-04-15

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