《压水堆核电厂典型事故风险指引型安全裕度特性分析导则》（征求意见稿）

1T/CNEAXXXX—XXXX压水堆核电厂典型事故风险指引型安全裕度特性分析导则本文件规定了压水堆核电厂典型事故风险指引型安全裕度特性分析方法和技术要求。本文件适用于压水堆核电厂典型事故风险指引型安全裕度特性分析，其它堆型的核电厂可参照执2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。NB/T20037.1-2017RK应用于核电厂的一级概率安全评价第1部分：总体要求3术语和定义下列术语、定义及缩略语适用于本文件。3.1术语和定义安全裕度safetymargin安全裕度可以定义为安全变量的能力与负载的比值，也可以定义为安全变量的能力与负载的差值，是确定性裕度。风险指引型安全裕度risk-informedsafetymargin风险指引型安全裕度定义为核电厂安全变量的负载超过能力的概率1，是概率性裕度，也称概率安离散动态事件树discretedynamiceventtree定义及数学表达式P（L>C），其定义与机械可靠性设计中应力-强度2T/CNEAXXXX—XXXX离散动态事件树（DDET）是一种模拟事故发展进程的方法，其在离散时间点上模拟和追踪系统在任务时间内的所有可能的状态演化轨迹。概率安全评价（分析）/概率风险评价probabilisticsafetyassessment(analysis)一种全面的、结构化的处理方法，识别出核电厂失效的情景，并对工作人员和公众所承受的风险做出数值估计。3.2缩略语下列缩略语适用于本文件。PSA概率安全评价ProbabilitySafetyAssessmentDPRA动态概率风险评价DynamicProbabilityRiskAssessmentRISMC风险指引型安全裕度特性分析Risk-InformedSafetyMarginCharacterizationDDET离散动态事件树DiscreteDynamicEventTreeCD堆芯损伤CoreDamageCDF堆芯损伤频率CoreDamageFrequency4总体目标风险指引型安全裕度特性分析（RISMC）技术通过构建确定论安全分析与概率论安全分析相耦合的分析方法，研究核电厂事故工况下初始条件、设备和人员失效随机性与核电厂物理热工性能之间的动态耦合关系，以概率性安全裕度表示事故场景下安全参数超过其限值的可能性，以现实地反映核电厂事故的演化规律、发生频率及事故后果。5分析流程RISMC分析的主要内容包括典型事故DPRA模型的建立与典型事故全系统动态仿真模型的建立，以及上述两种动态模型的耦合计算，分析流程如图1所示。3T/CNEAXXXX—XXXX图1典型事故RISMC分析流程图首先，要确定研究核电厂的设计运行特征。其次，基于典型事故动态特性分析、典型事故关键动态特征参数分析建立典型事故DPRA模型，基于典型事故物理模型分析、典型事故热工模型分析、系统模型分析建立典型事故全系统动态仿真模型。最后，基于事故仿真计算平台，通过事故场景和动态特征参数的相互传递，以参数抽样和DDET与核仿真程序耦合的计算，实现DPRA模型与系统动态仿真模型的耦合，构建核电厂典型事故RISMC模型，完成风险指引型安全裕度的定量化。6技术要求6.1分析范围典型事故风险指引型安全裕度特性分析覆盖核电厂不同的运行模式。6.2典型事故动态特性分析结合核电厂设计运行特点，开展典型事故的响应分析，识别事故后核电厂不同状态下所需的系统、设备、人员动作以及其失效机理和失效模式。基于核电厂设计特征分析、概率论安全分析和确定论安全分析，识别开展RISMC分析的典型事故情景。6.2.1设计特征分析针对核电厂的重要设计改进、同类电厂运行经验反馈、行业内重点关注问题、事故分析中拟优化的成功准则，以及核电厂延寿、功率提升等新方向的探索开展分析，初步识别拟采用RISMC方法开展安全裕度分析的典型事故。6.2.2概率论安全分析4T/CNEAXXXX—XXXX建立典型事故的PSA模型，通过PSA模型的定量化计算，得到各事故序列的CDF，识别对CDF起支配性作用的事故序列，即对典型事故风险贡献显著的事故序列情景，作为开展RISMC分析的典型事故情景。6.2.3确定论安全分析采用物理热工计算软件模拟反应堆冷却剂一、二回路系统，专设安全设施，其他与事故缓解相关的系统、设备在事故中的响应，针对设计特征分析中识别的典型事故情景，开展确定论分析计算，模拟典型情景下的事故进程，确定基于概率安全分析识别的风险贡献显著事故情景下，某一包络的工况下，某一特定配置下，不同事件进程中缓解堆芯损伤所需系统的配置要求。6.3典型事故关键动态特征参数分析开展典型事故情景的关键动态参数分析，识别事故进程中影响堆芯损伤的关键参数，构建关键参数的不确定性概率分布。6.3.1关键动态特征参数的识别基于典型事故的概率论安全分析、确定论安全分析和工程判断，识别影响典型事故情景缓解的重要系统、设备和措施，确定开展RISMC分析的典型事故情景的关键动态特征参数。6.3.1.1概率论安全分析将导致同一设备失效的所有基本事件建立为一个设备组，将执行同一功能的系统（不含支持系统）建立为一个系统组，基于PSA模型定量化结果，开展设备组与系统组的重要度与敏感性分析，并基于最小割集风险见解分析，筛选出重要度和敏感性排序靠前的设备及系统，识别影响核电厂事故风险的关键动态特征参数。6.3.1.2确定论安全分析基于确定论安全分析，针对影响典型事故进程和后果的不确定参数及随机变量开展敏感性分析，识别影响事件进程和后果的关键动态特征参数。例如，核电厂事故运行前的状态、事故初始条件、事故进程时序、边界条件、应对措施可用数量、对事故进程或后果影响显著的随机转移的变量、物理热工参数模型的不确定性、设备运行状态及条件的不确定性等。压水堆核电厂可能的关键动态参数举例：事故时的功率水平、蒸汽发生器水位、与典型事故相关的事故特征、缓解系统可用数量、能动缓解系统的设备特性（泵的流量等）、影响非能动系统的缓解特征、操纵员动作的执行时间、堆芯损伤温度等。6.3.1.3工程判断基于同类型核电厂工程设计及运行经验反馈，或拟优化的核电厂设计运行相关的关键状态条件参数分析，识别影响设计运行优化或安全裕度确定的关键动态特征参数。6.3.2关键动态特征参数不确定性分析5T/CNEAXXXX—XXXX通过不确定性分析，确定对事故进程和后果影响显著的安全系统和事件随机转移的变量（即工况变量）的随机特性，构建分布函数。安全系统或安全相关系统状态随机转移变量可由系统启动时刻、安全系统可用数量、完成安全系统预期功能的时刻等描述。事件随机转移变量可由事件发生的时刻和范围等描述。例如，随机失效时刻、失水事故的破口大小、事故前的物理热工特性等。结合业内运行实践经验、核电厂设计运行特征以及当前RISMC耦合分析软件平台的计算能力，选取合适的概率分布函数表示工况随机变量的随机特性。例如，针对事故初始参数，可采用均匀分布、三角分布等不确定性分布方式。例如，针对缓解系统可用性，可根据业内运行统计给出不同时刻关键设备失效的概率，或综合考虑电厂设计特征、业内统计的设备失效数据及不确定性、共因失效数据及不确定性等，计算不同配置下的缓解系统失效概率及不确定性分布。例如，针对操作员干预时间，可用对数正态分布描述操纵员执行规程所用的时间。6.4典型事故DPRA模型建立使用抽样方法（例如蒙特卡洛抽样或者拉丁超立方抽样等）和DDET方法的耦合方式，建立混合动态事件树，用于DPRA模型的开发。对于随时间连续变化的物理量，使用抽样方法生成连续变量，模拟仿真模型初始参数、边界参数等的波动，并明确抽样参数的数量。选择合适的抽样方式确定转移发生的时间和转移之后的系统状态。对于随时间离散变化的物理量，例如随机性离散变量（如硬件正常启动后失效时间的控制、硬件启动是否成功等）和确定性离散变量（如卸压阀在压力达到指定压力阈值时开启等根据离散变量的类型，通过建立DDET，运用事件树分支的方式加以描述。即在传统PSA事件树中增加状态转移变量，将传统PSA模型中的静态事件序列离散成DPRA模型中的动态事件序列，根据离散变量不确定性分布特点，选择合适的可靠性模型表征设备的不同状态，模拟事故进程下核电厂的动态响应，分析不同条件和场景下的事故进程和终态。典型的DPRA模型功能题头输入信息表见表1。表1典型的DPRA模型功能题头输入信息表题头输入编号题头对应的成功准则10台**设备可用21台**设备可用32台**设备可用6.5典型事故动态仿真模型建立收集核电厂设计和运行参数，利用事故仿真分析计算平台，建立典型事故系统动态仿真模型，分析不同情景下的电厂响应和事故现象，揭示典型事故下电厂失效模式与物理热工过程的关系。基于DDET，利用事故仿真分析计算平台的逻辑信号触发对应逻辑以实现分支功能，建立DPRA和动态仿真模型的一一映射关系。6.6RISMC动态模型耦合利用事故情景和动态特征参数的相互传递，采用基于混合动态事件树方法的DPRA与系统动态仿真耦合模型，通过迭代计算，实现DPRA模型与系统动态仿真模型的耦合，以表征事故进程中物理系统在连续变量（如随时间连续变化的物理变量）与随时间离散变化的变量（如硬件系统的状态、人员操作等）相互共同影响系统的演化进程。6T/CNEAXXXX—XXXX构建核电厂典型事故的RISMC模型，定量评估事故后的电站安全水平、支配性失效路径。采用相关计算程序对研究案例开展批量计算，计算不同情景的CD概率，完成风险指引的安全裕度的计算，并开展RISMC方法与传统PSA方法对于安全裕度计算结果的对比分析。7文件编制文件编制的目的是为了能够保证典型事故风险指引型安全裕度特性分析内容、依据、过程和技术成果等可追溯。具体地，每一技术要素的每一步骤都应进行存档，应确保清晰的体现分析所用的信息和数据；确保记录了用于典型事故风险指引型安全裕度特性分析过程中的典型事故动态特性分析、关键动态特征参数分析、DPRA模型建立、动态仿真模型建立、RISMC动态模型耦合的方法和过程。7T/CNEAXXXX—XXXX参考文献[1]DinhN,SzilardR.Risk-InformedSafetyMarginCharacterization.IdahoNationalLaboratory(INL),2009.[2]TaskGroupontheCSNISafetyMarginsActionPlan(SMAP).NuclearEnergyAgencyCommitteeontheSafetyofNuc