概率安全分析软件开发及应用演示文稿

概率安全分析软件开发及应用演示文稿目前一页\总数三十二页\编于八点（优选）概率安全分析软件开发及应用目前二页\总数三十二页\编于八点参考书目：数据结构C语言教程核电厂概率安全分析及其应用（原子能出版社）目前三页\总数三十二页\编于八点课程背景概率安全分析(PSA)：

20世纪70年代后期,定量的工程安全评价方法。该方法先确定系统所有潜在的事故，求出各种事故发生的概率，结合事故的后果来计算风险，以风险的大小确定系统的安全程度。确定系统所有潜在的事故，并计算其发生频率识别设计中的缺陷、评价不同的设计选择方案识别各系统和部件的重要性为系统的运行、维修和决策提供依据PSA主要目的：国家环保局—核电站在建造运行前必须提交概率安全分析报告PSA软件是进行PSA分析的基本工具目前四页\总数三十二页\编于八点国内外相关软件发展现状软件名称国家RiskSpectrum瑞典CAFTA美国Relex美国ITEM美国FTREX韩国国际软件不能满足中国核电发展的需要:通用软件难以适合设计和分析各自特殊要求没有产权没有源码，难以二次开发费用昂贵初次购买费＋年维护费＋升级费研发自主知识产权的PSA软件势在必行目前五页\总数三十二页\编于八点国家核电中长期发展规划（2011-2020）

2012年10月24日国务院常务会议通过6规划目标：2020年：在运5800万千瓦，在建3000万千瓦目前现状：在运15台机组，装机容量~1250万千瓦在建26台机组，装机容量~2760万千瓦未来三年：平均每年新建7台百万千瓦机组，装机超过2000万千瓦截至2011年底，已有~21台机组获得国家发改委同意前期工作目前六页\总数三十二页\编于八点国家核安全规划（2011-2020）

《核安全与放射性污染防治“十二五”规划及2020年远景目标》7再次强调：核安全是核能与核技术利用事业发展的生命线加大研究费用的投入力度，纳入国家科技发展管理体系促进核安全的人才培训，加大人才培养力度五项重点工程，投资~798亿核安全改进工程放射性污染治理工程科技研发创新工程（核安全技术研发能力建设、核安全技术研究项目）事故应急保障工程监管能力建设工程目前七页\总数三十二页\编于八点PSA软件研发：国家中长期科技发展规划纲要（16个科技专项）（2006年通过版），核电关键设计软件自主化技术研究项目，2012年立项，2013年正式启动核安全规划五项重点工程，投资~798亿，其中科技研发创新工程150-200亿，PSA软件是重要内容之一，正在具体细化目前八页\总数三十二页\编于八点内容周数日期

考核方式软件开发第2周3.5到课20分软件开发

40分模型建立40分第3周3.12第4周3.19第5周3.26第6周4.2第7周4.9第8周4.16建模分析第9周4.23第10周4.30第11周5.7第12周5.14第13周5.21第14周5.28第15周6.4第16周6.11考试周第17周6.18

第18周6.25目前九页\总数三十二页\编于八点编程题目题目1：根据割集计算基本事件的FV部件重要度输入：割集文件，基本事件概率值文件输出：总失效概率，最小割集，基本事件FV部件重要度列表（从大到小排序）题目2：根据割集计算基本事件的RAW重要度输入：割集文件，基本事件概率值文件输出：总失效概率，最小割集，基本事件RAW重要度列表（从大到小排序）题目3：根据割集、敏感因子对基本事件进行敏感性分析输入：割集文件，基本事件概率值文件、敏感因子输出：总失效概率，最小割集，敏感因子，基本事件敏感度列表（从大到小排序）目前十页\总数三十二页\编于八点PAS建模分析题目对象：某核电站的系统流程图（10个，每组1个）工具：RiskA内容：（1）故障树建模（2）进行最小割集和顶事件概率计算（3）基本事件重要度排序目前十一页\总数三十二页\编于八点割集与最小割集割集：故障树底事件集合的一个子集合，该子集的所有底事件发生，则顶事件必定发生。最小割集：是割集集合的一个子集，底事件数量不能再减少的割集，即如果在割集中任意去掉一个底事件后，剩下的事件集合不再是割集。任意一颗故障树由有限数量的最小割集组成最小割集中所含底事件的数目称为最小割集的阶数阶数越小的最小割集越重要（各底事件概率较小，相互差别不大时）低阶最小割集中出现的底事件比高阶最小割集中的底事件重要不同最小割集中重复出现的次数越多的底事件越重要核电厂满足单一失效准则，意味着不允许出现一阶最小割集目前十二页\总数三十二页\编于八点割集->最小割集交换律：a+b=b+a等幂律：a+a=aa·a=a吸收律：a+a·b=aTOP=X1X3+X2X3X3+X4X1+X4X2X3=X1X3+X2X3+X1X4+X2X3X4=X1X3+X2X3+X1X4目前十三页\总数三十二页\编于八点求解顶事件概率由底事件概率计算顶事件的发生概率精确计算：近似计算：上近似下近似T=C1+C2+C3+C4(C1=X1X2,C2=X1X3,C3=X2X3,C4=X4X5,p=0.1)P(T)=P(C1)+P(C2)+P(C3)+P(C4)-P(C1C2)-P(C1C3)-P(C1C4)-P(C2C3)-P(C2C4)-P(C3C4)+P(C1C2C3)+P(C1C2C4)+P(C2C3C4)-P(C1C2C3C4)=……目前十四页\总数三十二页\编于八点敏感性分析1.1何为敏感性 如果假设待分析的数学模型可以用下述矢量方程来表示： ，其中矢量， 对于上述模型，我们往往希望获悉单个输入变量变化对结果变化大小的影响，这种影响就称为结果对单个输入的敏感性，简称敏感性。这种求解单个输入敏感性的过程我们称之为敏感性分析。目前十五页\总数三十二页\编于八点敏感性分析意义：能够得到关于所有部件或参量敏感性的一个排序，了解各个部件或参量对系统的影响大小；敏感性分析能够找出未来提高系统可靠性的优先努力方向：通过提高敏感性排序较为靠前的部件可靠性，来迅速提高系统的可靠性；能够和不确定性分析相结合，了解部件或参量误差对系统整体的影响。目前十六页\总数三十二页\编于八点数学模型3.1敏感性的度量及计算

定义：如果矢量的某一分量xi变化一倍给结果带来的变化较xj大，我们称对xi更敏感。敏感度的计算： 一、为需进行敏感性分析的参数（或基本事件）设置一新值，该新 值等于原值除以一个设定敏感因子；二、将该新值代入MCS算式，计算出；三、再为需进行敏感性分析的参数（或基本事件）设置一新值，若原值乘以敏感因子大于1，则新值等于1；否则，新值等于原值乘以敏感因子；将该新值代入MCS算式，计算出；四、利用式子来计算敏感度；五、根据S的值对参数（或基本事件）进行排序。目前十七页\总数三十二页\编于八点

如左图所示电路，分析其故障状态时建立故障树如右图所示。

假定A、B、C器件失效概率值均为0.001。目前十八页\总数三十二页\编于八点

假定此例中敏感性因子取值为10（理论上可以证明由上述方法获得的敏感度排序和敏感性因子的选择是无关的）。上图故障树最小割集为：

根据上文所述的敏感性求解算法，易得参数a、b、c的敏感度分别为：目前十九页\总数三十二页\编于八点结果分析： 由上述计算可以看出在整个系统中器件A、B处于同等地位，而器件C的重要性要远高于A、B，若着力于提高系统整体的可靠性，应该把主要精力放在器件C可靠性参数的提高上。 这样敏感性分析就为系统的维护提供的方向。目前二十页\总数三十二页\编于八点重要度重要度名称简称计算公式RiskReductionRRFussell-VeselyFVRiskReductionWorthRRWCriticalityImportanceCRRiskAchievementRARiskAchievementWorthRAWPartialDerivativePDBirnbaumImportanceBI目前二十一页\总数三十二页\编于八点意义

一般地，核电站主要使用上述表中两种重要度指标即FV和RAW作为实际参考指标。对于选择RAW，可以这么理解：一般电站分析人员关心的是部件移出服务后（尤其是哪些可与预防堆芯融化或放射性释放的部件或系统）对整个电站风险的影响，而风险增长值RAW正好可以满足这一目标，因而可以将其作为评估电站重要度指标的参数，一般又将此重要度指标称为安全重要度。而FV一般描述部件从实际概率值改变到0时对整个电站风险的贡献大小，它表征部件失效对系统失效的总贡献，因而又将其称为风险重要度。

另外它们也是作为选择关键风险的结构，系统和部件的重要标准，而这个标准也是维修技术的一个重要基础。目前二十二页\总数三十二页\编于八点Fussell-Vesely部件重要度

该重要度表示单元对系统失效的贡献。一个单元可包含在一个或多个最小割集中，它对最小割集的发生是有贡献的.

目前二十三页\总数三十二页\编于八点RAW（RiskAchievementWorth）风险增长值

当该部件失效概率为1时(也就是当部件i完全不可用时)的Q值与标准状况下的顶事件Q(top)的比值目前二十四页\总数三十二页\编于八点基本事件ABCD概率值0.20.30.40.5一个简单的例子目前二十五页\总数三十二页\编于八点上述最小割集为：ABC，AD根据前面公式，我们分别计算A、B、C和D的FV，RAW值Q(top)=1-(1-ABC)(1-AD)=1.216E-01以A为例：Q(XA=0)=1-(1-ABC)(1-AD)=0,Q(XA=1)=1-(1-ABC)(1-AD)=0.56，所以FV＝＝Q(top)/Q(top)=1;RAW==0.56/0.1216=4.61注：对于本例当A的概率值为0时，导致顶事件概率也为0，说明基本事件A对于整个顶事件的失效概率贡献大小起决定作用.目前二十六页\总数三十二页\编于八点RiskA介绍目前二十七页\总数三十二页\编于八点概率安全分析软件的特点系统复杂，几十几百个子系统/万个部件分析计算过程时效性、结果精度要求高应用研究

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RiskBaseRiskARiskAngel……理论研究快速故障树求解算法多目标优化算法可靠性数据分析方法……内存要求高算法速度快、精确度要求高目前二十八页\总数三十二页\编于八点基本功能RiskA概率安全分析系统模型智能识别故障树分析事件树分析不确定性分析敏感性分析可靠性数据管理功能结构智能化输出目前二十九页\总数三十二页\编于八点RiskA_基本功能(1)—模型智能识别RiskA目前三十页\总数三十二页\编于八点图形建模，用户可自定义图元的显示颜色定