CN110188973A - 一种核电站火灾安全综合评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种核电站火灾安全综合评估方法,其步骤为:将核电站中不同设备之间的关联方式分为流程关联、电缆关联、规程关联和厂房位置关联,确定核电厂中的设备、电缆、规程以及厂房的属性信息并整合其各自的属性信息中所包含的共性信息,通过共性信息使不同类的属性信息之间相互关联,通过设备安全功能相关的规程处理过程确定不同事故进展影响的所有设备以及这些设备的预期动作,通过PSA分析综合评价失效概率和后果,本发明将核电站内设备、电缆、规程、厂房等信息进行整合,从而可以得到核电站内某一点的特性因火灾发生变化对核电站整体状态的影响,提高火灾安全综合评估的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及核安全技术领域,具体涉及一种核电站火灾安全综合评估方法。
背景技术
火灾是核电厂面临的重要风险之一,其带来的不仅是工业安全风险,更是核安全风险。已有的运行经验表明,核电厂火灾对核安全影响显著,因此,为保证核电厂的安全稳定运行,需开展核电厂火灾的预防、探测和灭火方案,对火灾风险进行管理。
为了预防火灾事故的发生,并及时处理和扑灭火灾事故,核电站在设计、建造和运行过程中针对火灾事故开展了***的分析和研究,也为核电站配置了相应的火灾探测和灭火设备,设置了相应的专职、兼职消防人员,组建了各级人员对应的事故处理规程。因此,总体而言,对核电站火灾的预防和处理是全方位、***性的,贯穿了核电站设计、建造、调试和运行的全寿期。在核电站的运行期间,核电站也在其工业安全管理、改造替代、安全分析等各个环节设置了相应的火灾风险管理和控制措施。
火灾安全是一个总体性的安全,核电站的火灾安全防护涉及核电站的几乎所有方面,包括实际的物体与设备,也包括人员职责和组织管理,还包括相应的事故处理程序与规程。但是,对于运行核电站而言,这些相关方面都相对比较独立,一般都是由核电站营运单位的不同对应部件进行控制和管理,由于核电站内火灾的复杂性和危险性,很难由一个部门或者组织能够对火灾发生和控制进行全面的协调和管理,导致核电站负责火灾的高级管理人员很难对核电站的火灾整体风险进行准确的评估和把握,与火灾风险相关的工程技术人员也很难评估其局部的工作将会对核电站整体的火灾安全以及相关导致的核安全后果进行准确、及时的评估。
发明内容
本发明基于现有技术存在的缺陷提供一种核电站火灾安全综合评估方法。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:一种核电站火灾安全综合评估方法,将核电站中不同设备之间的关联方式分为流程关联、电缆关联、规程关联和厂房位置关联,确定核电厂中的设备、电缆、规程以及厂房的属性信息,整合其各自的属性信息中所包含的共性信息,通过共性信息使不同类的属性信息之间相互关联,实现设备、电缆、厂房和规程的整体关联;通过设备安全功能相关的规程处理过程确定不同事故进展影响的所有设备以及这些设备的预期动作,通过PSA分析综合评价失效概率和后果,评价结果包括对设备、电缆、厂房、规程的影响后果,以及这些后果最终造成的核电站堆芯熔毁概率或核电站放射性物质大规模释放概率。
进一步的,电缆的属性信息包括电缆类型、电缆长度、电缆两端连接的设备、电缆防火特性、电缆的火灾载荷、电缆穿过的孔洞以及电缆沿途的桥架号。
进一步的,设备的属性信息包括安全功能、设备位置、设备连接的动力和控制电缆、设备安全功能的PSA分析以及设备所在***的流程连接图。
进一步的,规程的属性信息包括规程涉及的设备以及该规程处理过程的PSA分析。
进一步的,厂房的属性信息包括厂房内存在的设备、电缆、孔洞和电缆桥架。
进一步的,通过电缆属性信息中端点设备的位置信息、孔洞位置信息和通过的桥架信息获得端点设备、孔洞和电缆桥架所属的厂房位置信息,实现电缆与设备以及电缆与厂房位置的关联。
进一步的,通过设备属性信息中的安全功能确定使用了该设备的规程,实现设备与规程的关联;通过设备属性信息中的设备位置确定该设备所在的厂房位置,实现设备与厂房位置的关联;通过设备属性中的设备连接的动力和控制电缆实现设备与连接电缆的关联;通过流程图将设备与和其通过***相连的其他设备进行关联;通过设备安全功能进行核电站火灾安全综合评估,通过PSA分析评价火灾事故后果严重程度。
进一步的,通过规程的属性信息中规程涉及的设备实现规程与设备的关联,通过规程处理过程的PSA分析进行核电站火灾安全综合评估。
进一步的,PSA分析以核电站中的设备和规程为基础建立模型,确立设备与规程之间的关联,采用***可靠性评价技术和概率风险评价技术进行分析。
进一步的,以事件最终造成的核电站堆芯熔毁概率或核电站大规模释放概率作为PSA评价火灾事故后果严重程度的评价指标。
采用以上技术方案后,本发明与现有技术相比具有如下优点:本发明将核电站内设备、电缆、规程、厂房等信息进行整合,实现所有要素的整体融合,从而能够高效、准确的对核电站局部的电缆、设备、厂房事故或者偏差对核电站整体安全的影响过程及其影响后果进行评估,提高了核电站安全评估决策的准确性。
附图说明
附图1为本发明中设备、电缆、规程、流程以及厂房位置的关系示意图;
附图2为本发明中电缆的属性信息图;
附图3为本发明中设备的属性信息图;
附图4为本发明中规程的属性信息图;
附图5为本发明中厂房的属性信息图;
附图6为本发明实施例1中针对单根或者若干根电缆进行核电站火灾安全综合评估的方法;
附图7为本发明实施例2中针对孔洞进行核电站火灾安全综合评估的方法;
附图8为本发明实施例3中针对核电站中的电缆桥架进行核电站火灾安全综合评估的方法;
附图9为本发明实施例4中针对厂房进行核电站火灾安全综合评估的方法。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
一座典型的核电站由各类***组成的,并能实现不同的生产或者安全功能,如辅助给水***ASG、余热排出***RRI、安全注入***RIS等等。每个***都包含有相应的设备,如泵、阀门、管道、过滤器、换热器等;每个***内还包含有各类测量、控制的电气设备,如控制柜、继电器、电动机、传感器等。这些***和设备不仅仅包含上述普通意义上的机械设备、电气设备、仪表设备,还包括相应的构筑物设备,如钢结构、安全壳内衬里、安全壳混凝土。为满足生产和安全的需要,核电站是一个有机的整体,各类***、设备和构筑物之间紧密联系,交换电力、流体或者控制信息。
本发明的核电站火灾安全综合评估方法,其步骤包括:
(1)将核电站中不同设备之间的关联方式分为流程关联、电缆关联、规程关联和厂房位置关联。具体的:
流程关联即设备之间通过流程(管道)连接,通过管道连接的各类容器、泵、阀门、过滤器等共同实现流体的传递,实现冷热能量的交换,或者压力、温度的测量,从而实现***和设备的设计功能。流体包括液体,如冷却剂、含硼水、消防水、冷凝水,也包括气体,如蒸汽、氢气等。该类流程关联方式在核电站最初设计时已经确定,并得到了准确的计算。
电缆关联即设备之间通过电缆连接以实现设备的状态监测、电力供应、启停信息传递。电缆包括:对设备提供工作动力的动力电缆(一般为中压电如6.6kV和低压电如380V、220V);对***设备相关的压力、温度、湿度、放射性活度等信息进行检测的测量电缆;对设备的状态进行控制、决定设备启停的控制电缆。动力电缆一般从变电站经中压电***和低压电***将动力传递到设备,部分动力电缆还连接应急电源、蓄电池等启停辅助和安全电压。测量电缆和控制电缆一般一端连接设备本身或者传感器,一端连接继电器、机柜,并最终将测量信号和控制信号传递到主控制室或者备用控制室。
规程关联即设备之间通过规程相连。核电站的规程是指确定核电站人员和设备动作的程序,规程包括:核电站主控室操纵人员和现场操作人员的人员手动动作,也包括消防规程等;针对厂房实际设备如泵、阀门的操作;利用控制台控制开关按钮对如泵、阀门的操作;核电站***设备的自动动作等。针对不同的起始状态和事件,规程确定了核电站人员、设备的状态和动作,以对核电站进行合理的控制,实现对核电站安全、有效的管理。核电站的规程既包括正常运行规程、预期瞬态规程、事故规程、严重事故规程,也包括维修规程、火灾事件处理规程等。
厂房位置关联即设备之间通过位置相关联。根据功能和安全需要,核电站厂房划分大小约二百多个间隔,大部分的设备都处在某一个间隔内,少数如管道、泵等可能穿过多个间隔。同一个间隔内存在多个设备和电缆。当发生火灾事故工况时,一般假设在同一个间隔内的所有设备和电缆全部失效,此时,这些设备和电缆由于其所在同一个间隔位置而相互关联,并互相影响。
设计图和流程图用于说明设备之间管道连接方式;电气图、电缆清单说明设备之间的电连接;规程说明设备之间的管理连接;厂房位置图说明设备之间的位置关联。
(2)确定核电厂中的设备、电缆、规程以及厂房的属性信息并整合其各自的属性信息中所包含的共性信息,通过共性信息使不同类的属性信息之间相互关联,实现设备、电缆、厂房和规程的整体关联。参见附图1所示为本发明中设备、电缆、规程、流程以及厂房位置的关系示意图。
参见附图2所示为本发明中电缆的属性信息图。一个典型的电缆的属性信息包括电缆类型、电缆长度、电缆两端连接的设备、电缆防火特性、电缆的火灾载荷、电缆穿过的孔洞以及电缆沿途的桥架号。通过电缆属性信息中端点设备的位置信息、孔洞位置信息和通过的桥架信息获得端点设备、孔洞和电缆桥架所属的厂房位置信息,实现电缆与设备以及电缆与厂房位置的关联。
参见附图3所示为本发明中设备的属性信息图。一个典型的设备的属性信息包括安全功能、设备位置、设备连接的动力和控制电缆、设备安全功能的PSA分析以及设备所在***的流程连接图。通过设备属性信息中的安全功能确定使用了该设备的规程,实现设备与规程的关联;通过设备属性信息中的设备位置确定该设备所在的厂房位置,实现设备与厂房位置的关联;通过设备属性中的设备连接的动力和控制电缆实现设备与连接电缆的关联;通过流程图将设备与和其通过管道***相连的其他设备进行关联;通过设备安全功能的PSA分析进行核电站火灾安全综合评估。
参见附图4所示为本发明中规程的属性信息图。一个典型的规程的属性信息包括规程涉及的设备以及该规程处理过程的PSA分析。通过规程的属性信息中规程涉及的设备实现规程与设备的关联;通过规程处理过程的PSA分析进行核电站火灾安全综合评估。
当发生火灾事故时,火灾可能会引起设备和电缆失效而不能实施其设定的功能或者导致设备发生非设计预期的动作,并引起核电站相关***设备投入运行,导致核电站发生功率降低、跳堆或者紧急停堆甚至引发更严重的失效导致堆芯熔毁。PSA分析方法采用***可靠性评价技术(即故障树和事件数分析)和概率风险评价技术对复杂***的各种可能事故的发生及其进程进行全面分析,从它们的发生概率以及造成的后果进行综合考虑。PSA分析中以核电站设备和规程为基础建立模型,即建立设备与规程之间的关联,确定不同事故进展影响的设备以及这些设备预期的动作,并评价其失效概率和后果。
参见附图5所示为本发明中厂房的属性信息图。一个典型的厂房的属性信息包括厂房内存在的设备、电缆、孔洞和电缆桥架。通过厂房的属性信息中厂房内存在的设备实现设备与厂房位置的关联;通过厂房内存在的电缆、孔洞或电缆桥架实现电缆与厂房位置的关联。
根据附图2—附图5所示的设备、电缆、厂房和流程包含的共性的信息,从而实现相关联设备、电缆、厂房和流程的查询,实现核电厂所有信息的整体融合。
(3)通过设备安全功能相关的规程处理过程确定不同事故进展影响的所有设备以及这些设备的预期动作,通过PSA分析综合评价失效概率和后果,评价结果包括对设备、电缆、厂房、规程的影响后果,以及这些后果最终造成的核电站堆芯熔毁概率或核电站放射性物质大规模释放概率。以事件最终造成的核电站堆芯熔毁概率或核电站大规模释放概率作为核电站火灾安全综合评估的最终评价指标。
以下为具体实施例:
实施例1
参见附图6所示为针对核电站中单根或者若干根电缆进行核电站火灾安全综合评估的方法,具体为:根据电缆的属性信息查询与该根电缆或者该束电缆、该类电缆连接的设备,利用设备的属性信息查询需要利用这些设备的给类规程,从而确定这些设备根据PSA分析得到的最终安全影响。
实施例2
参见附图7所示为针对核电站中的孔洞进行核电站火灾安全综合评估的方法,具体为:根据孔道的编号查询自该孔洞内穿过的电缆的属性信息,进一步查询与该根电缆或者该束电缆、该类电缆连接的设备,进而利用设备的属性信息查询需要利用这些设备的给类规程,从而确定这些设备根据PSA分析得到的最终安全影响。
实施例3
参见附图8所示为针对核电站中的电缆桥架进行核电站火灾安全综合评估的方法,具体为:根据电缆桥架的编号查询该自该桥架内穿过的电缆的属性信息,进一步查询与该根电缆或者该束电缆、该类电缆连接的设备,进而利用设备的属性信息查询需要利用到这些设备的给类规程,从而确定这些设备根据PSA分析得到的最终安全影响。
实施例4
参见附图9所示为针对核电站中的厂房进行核电站火灾安全综合评估的方法,具体为:根据厂房编号查询到该厂房内包含的设备信息,进而利用设备的属性信息查询需要利用这些设备的给类规程,并确定这些设备根据PSA分析得到的最终安全影响。或者,根据厂房编号查询到该厂房内包含的电缆信息,进一步查询到该根电缆或者该束电缆、该类电缆连接的设备,进而利用设备的属性信息查询需要利用到这些设备的给类规程,并确定这些设备根据PSA分析得到的最终安全影响。
本发明的评估方法将所有信息进行整合,可以通过核电站内某一点的特性变化了解其对核电站整体状态的影响,例如某一点发生火灾,从而对其安全影响提供准确的评价,提高评估准确性和评估效率。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种核电站火灾安全综合评估方法,其特征在于:将核电站中不同设备之间的关联方式分为流程关联、电缆关联、规程关联和厂房位置关联,确定核电厂中的设备、电缆、规程以及厂房的属性信息,整合其各自的属性信息中所包含的共性信息,通过共性信息使不同类的属性信息之间相互关联,实现设备、电缆、厂房和规程的整体关联;通过设备安全功能相关的规程处理过程确定不同事故进展影响的所有设备以及这些设备的预期动作,通过PSA分析综合评价失效概率和后果,评价结果包括对设备、电缆、厂房、规程的影响后果,以及这些后果最终造成的核电站堆芯熔毁概率或核电站放射性物质大规模释放概率。
2.根据权利要求1所述的一种核电站火灾安全综合评估方法,其特征在于:电缆的属性信息包括电缆类型、电缆长度、电缆两端连接的设备、电缆防火特性、电缆的火灾载荷、电缆穿过的孔洞以及电缆沿途的桥架号。
3.根据权利要求2所述的一种核电站火灾安全综合评估方法,其特征在于:设备的属性信息包括安全功能、设备位置、设备连接的动力和控制电缆、设备安全功能的PSA分析以及设备所在***的流程连接图。
4.根据权利要求3所述的一种核电站火灾安全综合评估方法,其特征在于:规程的属性信息包括规程涉及的设备以及该规程处理过程的PSA分析。
5.根据权利要求4所述的一种核电站火灾安全综合评估方法,其特征在于:厂房的属性信息包括厂房内存在的设备、电缆、孔洞和电缆桥架。
6.根据权利要求5所述的一种核电站火灾安全综合评估方法,其特征在于:通过电缆属性信息中端点设备的位置信息、孔洞位置信息和通过的桥架信息获得端点设备、孔洞和电缆桥架所属的厂房位置信息,实现电缆与设备以及电缆与厂房位置的关联。
7.根据权利要求5所述的一种核电站火灾安全综合评估方法,其特征在于:通过设备属性信息中的安全功能确定使用了该设备的规程,实现设备与规程的关联;通过设备属性信息中的设备位置确定该设备所在的厂房位置,实现设备与厂房位置的关联;通过设备属性中的设备连接的动力和控制电缆实现设备与连接电缆的关联;通过流程图将设备与和其通过***相连的其他设备进行关联;通过设备安全功能进行核电站火灾安全综合评估,通过PSA分析评价火灾事故后果严重程度。
8.根据权利要求5所述的一种核电站火灾安全综合评估方法,其特征在于:通过规程的属性信息中规程涉及的设备实现规程与设备的关联,通过规程处理过程的PSA分析进行核电站火灾安全综合评估。
9.根据权利要求1所述的一种核电站火灾安全综合评估方法,其特征在于:PSA分析以核电站中的设备和规程为基础建立模型,确立设备与规程之间的关联,采用***可靠性评价技术和概率风险评价技术进行分析。
10.根据权利要求1所述的一种核电站火灾安全综合评估方法,其特征在于:以事件最终造成的核电站堆芯熔毁概率或核电站大规模释放概率作为PSA评价火灾事故后果严重程度的评价指标。
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