機率論安全分析

把整個系統的失效機率通過結構的邏輯性推理與它的各個層次的子系統、部件及外界條件等的失效機率聯繫起來，從而找出各種事故發生的頻率。也稱機率安全分析。

機率論方法是以對“事件樹”和“故障樹”的分析為基礎的。

基本介紹

• 中文名：機率論安全分析  
• 外文名：probabilistic safetyassessment

事件樹分析

建立事件樹即進行功能模化，繼始發事件之後，把各項與安全相關的功能按失效與否逐級展開，就能得到一系列後果不同的事件序列。作為一個例子，圖1給出了壓水堆核電廠失水事故的事件樹，用以說明事件樹的構造和用途。始發事件是一迴路系統的主管道破裂，其發生頻率為F₁，此事故進程中可能涉及到的系統或設備的電源、應急堆芯冷卻系統、放射性裂變產物去除系統和安全殼等。假定每個系統或設備有有效與失效兩個狀態，對事件樹的展開取雙樹叉狀，上、下樹叉分別代表有效及失效(失效機率分別為P₂、P₃、P₄及P₅)。按此例可產生16種潛在的事故序列，但根據事件樹所涉及的各種功能的工程性質及各個功能間的依賴關係，可簡化成為圖1的形狀。有些功能也可再細分，如，對應急堆芯冷卻系統，也可再分為初期的注入階段及後期的再循環階段兩種功能。考慮到各項失效機率值很小，在計算事故頻率時可省去(1-P₂)、(1-P₃)等因子。

圖1 壓水堆核電廠失水事故的事件樹

故障樹分析

在此方法中，把系統的失效作為分析的目標，由此反推，尋找直接導致這一失效的全部因素，直至毋需再深究其發生的因素為止。把系統失效稱之為“頂事件”，毋需再深究的事件稱之為“底事件”，介於這兩者之間的一切事件稱為“中間事件”。在分析中，這些事件由相應的符號表示，並用適當的邏輯門把它們連結成倒置的樹形圖，從而得到描述系統失效的一系列部件失效模式的邏輯圖，即故障樹。作為一個例子，圖2給出了壓水堆安全殼內，將冷卻噴淋流量不足作為頂事件的故障樹的頭幾級。該堆設定了兩個冗餘系統A及B，其中每一系統都可以單獨提供全部噴淋用水。因此，發生上述頂事件的前提為兩個系統必需同時失效，這一情況用邏輯符號“與門”(帶圓頂的框)表示，用它將第二級事件與頂事件相連線。在第三級中找到四種事件，每種都足以導致上述第二級事件，因此用“或門”(帶尖項的框)與第二級事件相連線。用圓圈或菱形框表示的事件不需要進一步追溯原因，圓圈內的事件屬於可以取得失效機率的事件，而菱形框內的事件則屬於一般性故障，由於其不太重要或缺乏資料停止追溯原因。在長方框內的事件則屬於必須向下追溯的事件。此圖沒有畫出第三級以後的故障樹。以故障樹為工具可以進行定性及定量兩方面的分析。在定性分析方面，往往可以找出某一關鍵性的子系統或部件，或找出控制全局的某一條事件鏈。在這類情況下，就可以考慮是否有必要添加冗餘部件。在定量分析方面，可以通過運算得出系統的失效機率。這種方法的特點是:除了能分析組成系統的各個部件對系統失效機率的影響外，還可以考慮維修、環境和人為因素的影響，從而不僅可以分析單一部件失效的影響，還可以分析兩個以上部件共因失效的影響。

圖2 壓水堆安全殼噴淋流量不足事件故障樹

核電廠的機率安全分析通常是在三個級別上進行的。1級機率安全分析確定可導致堆芯損壞的事件序列及這些序列的估算頻率，可對設計上的弱點及防止堆芯損壞的方法提供重要見解。2級機率安全分析確定核電廠可發生放射性釋放的途徑，並估計其數量和頻率，能從放射性釋放的嚴重性方面對造成堆芯損壞的各事故序列的相對重要性提供見解，並對改善事故處置的方法提供見解。3級機率安全分析估計公眾健康風險和其他社會風險，並用諸如公眾健康影響或土壤、空氣、水或食物的污染所表示的有害後果對事故預防和緩解措施的相對重要性提供見解。

從70年代起，機率安全分析方法有了很大的發展，WASH-1400、NUREG-1050、NUREG-1150在國際上被公認是機率安全分析在發展成熟過程中的里程碑。自1983年起美國用WASH-1400方法對嚴重事故源項進行了重新估算，制定了相應的對策，並提出了安全目標。現時機率安全分析技術已比較成熟，成為廣泛套用的安全分析工具。

機率安全分析是一種系統的、安全的數量分析方法，可以把安全有關信息(如事件發生頻率、事故後果、設備可靠性、分析的不確定性等)數量化，總合進一個連貫的框架，從而可以提供一個核電廠安全的全面圖景，揭露其中的薄弱環節，有利於實現總體平衡，最佳化資源配置，提高安全性和經濟性。