馬超 顏見秋

摘 要：概率安全分析作為系統(tǒng)化的安全分析方法，在核電廠安全分析和風(fēng)險管理中發(fā)揮著重要的作用。由于該分析方法中諸多因素的復(fù)雜性，使得概率安全分析的結(jié)果存在較大的不確定性，需要對這些不確定性進(jìn)行識別和評估，以確信相關(guān)風(fēng)險的可接受性。概率安全分析中的不定性分為三類：參數(shù)不確定性、建模不確定性和完備不確定性，本文對這些不確定性進(jìn)行了研究，給出了三類不確定性的識別和評估方法，并結(jié)合實(shí)際的工作對特定模型進(jìn)行了較為完整的不確定性分析。

關(guān)鍵詞：概率安全 不確定性 識別和評估

中圖分類號：O21 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（a）-0010-02

概率安全分析標(biāo)準(zhǔn)ASME/ANS PRA標(biāo)準(zhǔn)中明確要求對概率安全分析中的不確定性進(jìn)行識別和評估。美國核管會（NRC）和美國電力研究院（EPRI）在發(fā)布的報告中將概率安全分析中的不確定性歸納為三類：參數(shù)不確定性、建模不確定性和完備不確定性。這些不確定性的來源不同，處理方式也不同。合理的處理這些不確定性，對于概率安全分析結(jié)果的可信性具有重要意義，為概率安全分析在核電廠設(shè)計和運(yùn)行中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 參數(shù)不確定性的識別和評估

參數(shù)不確定性主要分為兩個方面：基本事件的不確定性和風(fēng)險計算的不確定性。

基本事件的不確定性主要包括始發(fā)事件、人誤事件和設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)等的不確定性。在始發(fā)事件分析、人誤分析以及設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)分析時，一般都會給出不確定性分析結(jié)果，它們的不確定性處理歸入到相應(yīng)的分析中。

風(fēng)險計算的不確定性來源于認(rèn)知相關(guān)性。割集中的所有事件如果獨(dú)立，則輸出的點(diǎn)估計值即為均值。但通常情況并非如此，對于割集中相似的設(shè)備，它們之間存在某些聯(lián)系，導(dǎo)致點(diǎn)估計值與考慮了這種聯(lián)系的均值是不同的，有時還區(qū)別較大。一般把這種聯(lián)系稱作認(rèn)知相關(guān)性。由于認(rèn)知相關(guān)性的普遍存在，在風(fēng)險計算中需要處理這種不確定性。ASME/ANS PRA標(biāo)準(zhǔn)對風(fēng)險計算的不確定性給出了不同的能力類別。滿足能力類別I的方法是計算點(diǎn)估計值，通過設(shè)定案例計算不確定度；滿足能力類別II和III的方法是計算點(diǎn)估計值，確定并建立認(rèn)知相關(guān)組，傳遞不確定性，最終給出均值和概率分布，不同的是能力類別II只對重要的認(rèn)知相關(guān)組進(jìn)行分析。

2 建模不確定性的識別和評估

建模不確定性是指：沒有一致認(rèn)可的方法或模型去處理，并且方法或模型的選取不同會對概率安全分析結(jié)果有影響的事項，例如，成功準(zhǔn)則變化、新增始發(fā)事件等。

識別建模不確定性來源及相應(yīng)假設(shè)可以以通用的建模不確定性清單為基礎(chǔ)，結(jié)合電廠特定的特征和建模方式，最終來確定清單。ASME/ANS PRA標(biāo)準(zhǔn)、美國NRC發(fā)布的相關(guān)報告以及電廠特定概率安全分析報告等，可用以形成通用清單。

在給出建模不確定性來源及相應(yīng)假設(shè)清單后，需要對這些來源和假設(shè)，針對特定的模型進(jìn)行詳細(xì)的分析和描述，主要包括事項的描述、影響模型的地方、特定建模方式、所作的假設(shè)、對模型的影響程度和分析評估等。最終對于確定為建模不確定性的事項進(jìn)行定性篩選，篩選出重要的事項開展詳細(xì)的敏感度分析。

3 完備不確定性的識別和評估

完備不確定性是指概率安全分析的范圍和詳細(xì)程度是否能夠支持所得的結(jié)論。由于核電廠的風(fēng)險來源很多，不同運(yùn)行模式下對不同的風(fēng)險響應(yīng)也不同，使得概率安全分析的對象、內(nèi)容、方法等方面都很寬泛，就目前的技術(shù)水平和發(fā)展?fàn)顩r，通過概率安全分析完整的評估核電廠風(fēng)險是難以實(shí)現(xiàn)的。

可通過如下的途徑來處理完備不確定性：升級概率安全分析模型，使得范圍和深度能夠滿足；使用篩選分析，確定范圍和深度不滿足的部分是不重要的；使用保守分析，確定范圍和深度不滿足的部分的風(fēng)險值。

4 特定模型的不確定性分析

本節(jié)結(jié)合具體的PSA工作，以國內(nèi)某三環(huán)路壓水堆核電廠功率運(yùn)行工況一級PSA（以下簡稱功率工況一級PSA模型）為分析對象，給出特定模型的不確定性分析過程和結(jié)果。

4.1 參數(shù)不確定性

功率工況一級PSA模型的始發(fā)事件頻率采用通用數(shù)據(jù)和電廠特定分析得到，人誤概率通過細(xì)致的人員可靠性分析給出，設(shè)備隨機(jī)失效概率采用通用數(shù)據(jù)及貝葉斯更新的方式給出，絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)都給出了不確定性的度量，能夠滿足ASME/ANS PRA標(biāo)準(zhǔn)的能力類別II的要求。

功率工況一級PSA模型采用國際及國內(nèi)較為通用的RiskSpectrum建模，該軟件通過基本事件與參數(shù)的關(guān)聯(lián)自動建立認(rèn)知相關(guān)組，通過蒙特卡羅仿真的方法進(jìn)行不確定性的傳遞，能夠給出均值和不確定性分布，基本滿足能力類別II的要求。

4.2 建模不確定性

首先建立壓水堆核電廠功率運(yùn)行工況一級PSA的建模不確定性的通用清單，可以從ASME、EPRI和NRC等發(fā)布的報告中，以及以往的PSA報告中得到。得到的通用清單包括支持系統(tǒng)始發(fā)事件分析方法、軸封破口處理方式等共44項。

對通用清單的各項不確定性來源針對該功率工況一級PSA模型進(jìn)行特定分析，分析過程見表1（示例）。

通過表1可總結(jié)出功率工況一級PSA模型的建模不確定性清單，對于重要的建模不確定性需要開展敏感性分析。

4.3 完備不確定性

本功率工況一級PSA模型是在核電廠設(shè)計階段為滿足法規(guī)的要求而開展。從上面的要求來看，僅有功率運(yùn)行工況一級PSA是不夠的，這也限于當(dāng)前國內(nèi)PSA的發(fā)展情況。針對缺少的部分，采取不同的方式予以補(bǔ)充或說明。

（1）升級分析模型：停堆工況PSA，功率工況二級PSA，停堆工況二級PSA，乏燃料貯存池PSA；

（2）進(jìn)行篩選分析：外部事件PSA，地震PSA/抗震裕量分析（SMA）；

（3）進(jìn)行保守分析：內(nèi)部火災(zāi)PSA，內(nèi)部水淹PSA。

5 結(jié)語

本文通過對參數(shù)不確定性、建模不確定性和完備不確定性的研究，給出了三類不確定性的識別和評估方法，并結(jié)合實(shí)際的工作對特定模型進(jìn)行了較為完整的不確定性分析，初步給出了分析結(jié)果，為后續(xù)概率安全分析及其應(yīng)用的不確定性分析提供了一定基礎(chǔ)。在特定模型的不確定性分析中發(fā)現(xiàn)，參數(shù)不確定性的分析是最為簡單和直接的，但認(rèn)知不確定性的處理需要進(jìn)一步細(xì)致和精確才能達(dá)到ASME能力類別III的要求；建模不確定性的通用清單需要進(jìn)一步補(bǔ)充，以期更加完善；完備不確定性方面，目前還存在較大的空缺，更多是通過定性篩選和保守分析的方式給出，但隨著國內(nèi)PSA的進(jìn)一步發(fā)展會逐步填補(bǔ)，這方面的不確定性分析也會更加完善。

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