[發明專利]一種船用非能動安全系統可靠性分析方法

有效

• 申請號: 201710972578.7
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107609313B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 彭敏俊;王晨陽;夏庚磊;叢騰龍;王冰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/08;G06F119/08;G06F119/02
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本發明提供了一種船用非能動安全系統可靠性分析方法，屬于船用核動力裝置的概率安全分析與評價領域。本發明提公的方法過程如下：(1)將復雜的海洋運動視作不確定性參數，結合海洋條件下熱工水力分析計算；(2)利用全局敏感性分析方法對不同運行狀態下的系統關鍵參數進行篩選；(3)生成響應面替代模型提高計算效率；(4)將物理失效結果整合到PSA模型中，定量計算不同海洋條件下非能動安全系統的可靠性。本發明提供的方法將復雜的外部運行環境整合到概率安全分析過程中，更加高效、精確、全面地計算非能動安全系統在不同海況下的系統可靠性，拓展了非能動系統可靠性分析方法的適用范圍。

技術領域

本發明屬于船用核動力裝置的概率安全分析與評價領域，涉及針對船用非能動安全系統的可靠性評估方法。

背景技術

日本福島事故發生后，新一代反應堆設計對固有安全性提出了更高的要求。非能動安全系統依靠自然循環、重力等自然法則作為驅動力，減少了對外部電源以及操作員干預的依賴；非能動安全系統極大的簡化了系統布置，取消了閥門、泵等設備，在保證安全性的同時，也極大地提高了其經濟性。

非能動安全系統依靠物理法則實現系統功能，其驅動力較小，對于外界運行環境以及運行參數的波動更加敏感，實際工程中，各主要參數都在區間內服從某一分布波動，正是參數的不確定性導致系統可能無法順利完成預期功能，使得非能動系統可靠性分析的方法也與能動方法有所區別，特別是船用核動力裝置，多變的運行環境使得其可靠性分析必須區別處理。

為了支持帶有非能動系統的先進堆發展，許多IAEA成員國開展了可靠性方法論的調研工作。并在2008年開展了CRP(Coordinated Research Project)項目，旨在建立一種統一的非能動安全系統可靠性分析方法，這種方法將會用于先進反應堆優化設計、安全資格審查的過程中。經過多年的努力，形成了RMPS方法(Reliability Methods for PassiveSafety Functions)以及APSRA(Assessment ofPassive System Reliability)。但目前，常用的直接蒙特卡洛方法計算效率較差，多項式響應面方法對于非線性度大的問題存在擬合精度差的缺陷，常用于關鍵參數篩選的層次分析法具有主觀性強、不能定量計算的不足，而Sobol、FAST等全局敏感性分析方法又存在著對于多維問題計算量過大的問題。

船用核動力裝置相比于常規動力裝置具有污染小、噪聲小隱蔽性強、續航性能好等多方面優點，確保船用核動力裝置的安全性是海洋強國戰略中不可或缺的重要環節。但由于海洋條件的影響，使得船用非能動安全系統的運行環境處于復雜多變的狀態，自然循環流動與傳熱特性受到搖擺、傾斜等海況的影響，非能動安全系統的運行特性也必然受到影響，進而影響到非能動系統可靠性。

通過對已有文獻的調研發現，目前針對非能動安全系統的可靠性分析工作都是針對陸基核電站進行分析，并沒有對外部運行環境的影響加以考慮。隨著國家大力發展海上軍事實力的需求，船用非能動安全系統的可靠性分析工作勢必成為領域內研究的焦點。

發明內容

本發明提供了一種一種船用非能動安全系統可靠性分析方法，目的在于進行船用核動力裝置非能動安全系統的可靠性分析，本發明的目的是這樣實現的：

(1)明確所分析非能動安全系統功能，利用故障模式及影響分析技術識別系統失效模式，根據系統失效模式分析系統成功/失效準則；(2)利用海洋參數處理技術，明確不同海況下的不確定性參數并篩選關鍵參數；(3)開發適用于船用非能動系統可靠性分析的熱工水力計算程序，利用開發程序計算響應面設計點，并確定高精度的響應面；(4)利用響應面進行不確定性傳遞計算物理過程失效概率，結合PSA分析模型定量計算系統可靠性。