[发明专利]一种基于风险指引的核电厂安全注射系统模拟方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于风险指引的核电厂安全注射系统模拟方法及系统，本发明的方法通过确定论识别安全注射系统功能需求的最小割集、确定安全注射系统的实现原理、系统设置及运行方式；通过概率论识别安全注射系统的薄弱环节、确定安全注射系统不同设计方案对核动力厂安全的重要度，提出安全注射系统设计中的系统组合提出优化建议。本发明综合确定论与概率论的分析形成一套以风险指引为导向的安全注射系统设计方法，实现安全注射系统设置最小化、安全性能最大化的目标，保障核动力厂安全性的同时进一步优化核动力厂的建造成本。

技术领域

本发明涉及核动力厂安全设计技术领域，具体涉及一种基于风险指引的核电厂安全注射系统模拟方法及系统。

背景技术

压水堆核动力厂发生反应堆冷却剂管道破口事故工况(LOCA)后，反应堆冷却剂从压力容器内流失，导致反应堆堆芯燃料元件丧失冷却剂而发生烧毁，进一步威胁反应堆的安全性能；或者反应堆棒控调节系统无法发挥作用时，由于反应性丧失控制而导致堆芯燃料元件功率过高而烧毁，进一步威胁反应堆的安全性能。因此，有必要针对堆芯反应性控制和LOCA事故设置一套安全注射系统，以应对棒控系统无法调节时的堆芯反应性控制，应对LOCA事故中的堆芯冷却剂丧失。

传统的安全注射系统的设计主要基于确定论的认知，针对LOCA事故的安全注射水量需要与热停堆下主蒸汽管道破裂事故硼浓度需求对安全注射系统提出设计需求，但是并没有考虑安全注射系统的优化配置，因此现有的设计方法设计的安全注射系统无法达到功能最大化、设置最优化。

因此提出一种风险指引的核动力厂安全注射系统设计方法，用以安全注射系统的设计，以达到功能最大化，设置最优化的目的。

发明内容

本发明提供了一种基于风险指引的核电厂安全注射系统模拟方法，用于安全注射系统的设计，以达到功能最大化、设置最优化的目的，提高了设计的可靠性。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于风险指引的核电厂安全注射系统模拟方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、对核动力厂需要安全注射功能的事故进行识别；

步骤二、分析不同事故对安全注射流量与硼浓度的限制性要求，确定安全注射系统功能需求的最小割集；

步骤三、根据安全注射系统的功能需求形成初步的安全注射系统设计方案；

步骤四、根据初步的安全注射系统设计方案建立安全注射系统故障树模型，分析安全注射系统设置的薄弱环节并给出优化建议；

步骤五、建立核动力厂事件树模型，分析安全注射系统不同的失效率对于堆芯损伤频率的影响并给出优化建议；

步骤六、基于步骤四和步骤五的优化建议，对安全注射系统进行重新优化设计，然后再结合步骤二的事故分析进行迭代分析，最终确定安全注射系统的优化设计方案。

可选的，本发明的步骤一中识别的核动力厂需要安全注射功能的事故包括核动力厂的设计基准事故和设计扩展事故，包括反应堆冷却剂管道破口事故，主蒸汽管道破裂事故和未能预期停堆的瞬态故障。

可选的，本发明的步骤二采用确定论分析方法对安全注射系统有需求的事故进行定量化分析，确定不同事故工况下分别对于安全注射流量及硼浓度的限制性要求，并且分析安全注射系统误投入的影响，确定安全注射流量的最大限制性要求，确定安全注射系统功能需求的最小割集，包括对于高、中、低压安全注射流量的最小需求，对于高压注射的最大流量限制以及硼浓度的最小与最大限制要求。

可选的，本发明的步骤四采用概率论分析方法对安全注射系统故障树模型进行定量化分析：初步的安全注射系统失效频率记为f₀，分析安全注射系统各部件失效率增大导致安全注射系统失效频率记为f₁，则：