CN113051722B - 利用嵌入离散动态事件树改进核电厂安全性能分析的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了利用嵌入离散动态事件树改进核电厂安全性能分析的方法，包括以下步骤：S1、根据核电厂需要分析的安全问题，按照确定论安全分析方法编写RELAP5软件输入文件“*.i”文件；S2、构建作为基本接口模块的DETRIA‑A模块；S3、构建作为数据提取模块的DETRIA‑B模块；S4、构建作为文件管理模块的DETRIA‑C模块；S5、构建作为RELAP5启动模块的DETRIA‑D模块；S6、构建作为DET仿真模块的DETRIA‑E模块；S7、构建作为后处理模块的DETRIA‑F模块。本发明具有的优点是可实现动态事件树方法自主的与确定论安全分析程序RELAP5程序耦合。

Description

利用嵌入离散动态事件树改进核电厂安全性能分析的方法
技术领域
本发明涉及一种核电厂安全分析领域，尤其涉及利用嵌入离散动态事件树改进核电厂安全性能分析的方法。
背景技术
传统的核电厂安全分析方法包括确定论安全分析方法和概率安全评价方法两种；其中确定论安全分析方法普遍采用RELAP5等软件；概率安全评价方法基于传统事件树/故障树方法。单一的确定论和概率论在分析核电厂事故动态特性方面存在局限性；因此，为了实现对核电厂复杂系统演化过程中的硬件/软件/流程/人类行为之间可能的复杂交互模型进行显式建模，进而发展了动态事件树方法。
目前，离散动态事件树(DDET)是动态事件树方法在实际工程应用中应用较为广泛的一种方法(以下除特殊说明，DDET简称DET)，DET方法根据其有效的分支规则生成一系列含时间动态变化的事件序列，具体通过确定分支条件的方式确定系统演化路径，即当条件满足时，就会导致复杂系统在不同分支路径上的演化，进而得到一系列事件序列集用以生成DET模型；DET模型生成后，所有由分支表示的事件序列都可以利用确定论安全分析方法进行仿真模拟，也即可开展确定论分析；
基于核电厂确定论安全分析与离散动态事件树方法耦合需要大量的计算资源并产生大量的数据，基于传统的分析人员手动设置分析边界条件的方法不能实现上述需求，因此，需要研究可自动实现DET方法与确定论分析软件耦合的核电厂安全分析方法、流程和分析工具等。
发明内容
为了解决上述问题，克服传统的核电厂单一的确定论安全分析和概率安全评价的不足，本发明提供了利用嵌入离散动态事件树改进核电厂安全性能分析的方法，该方法通过DET与确定论分析软件的动态耦合，除了可以获得传统的确定论分析计算结果之外，还可获得计算分析结果的可能性也就是发生概率，进而为核电厂的设计、运行及管理提供风险指引型的决策支持信息。
本发明是通过以下技术方案实现的：利用嵌入离散动态事件树改进核电厂安全性能分析的方法，包括以下步骤：
S1、根据核电厂需要分析的安全问题，确定DETRIA配置文件输出的根节点信息，并将根节点信息加入DET仿真模型中，即按照确定论安全分析方法构建用于 RELAP5的输入文件“*.i”文件；
S2、构建DET仿真模型中用于RELAP5启动模块的DETRIA-D模块，以实现 RELAP5程序的启动调用与计算分析；
S3、构建DET仿真模型的DETRIA-E模块，基于DET节点信息，DETRIA-E模块用以实现多变量DET分支策略；并且DETRIA-E模块将DET节点中的模型文件作为DETRIA-D模块的输入，实现RELAP5程序的启动调用，生成得到RELAP5对应计算模型的输出文件和再启动文件，并解析输出文件中DET仿真对象状态控制TRIP 变量变化的时间信息；
S4、构建DET仿真模型中用于RELAP5软件数据提取模块的DETRIA-B模块，将步骤S3中的RELAP5对应计算模型的输出文件作为DETRIA-B模块的输入， DETRIA-B模块提取输出文件的小编辑数据、TRIP数据和再启动数据，并给予TRIP 数据对DET仿真对象状态转移发生的DET分支时刻进行识别；
S5、构建DET仿真模型中用于RELAP5软件文件管理模块的DETRIA-C模块，根据是否检测到DET分支时刻，将DETRIA-B模块的输出文件输入DETRIA-C模块中，DETRIA-C模块依据DET仿真模型的分支规则获取RELAP5程序回溯再启动的 RELAP5再启号；确定DET仿真对象状态转移类型，更新RELAP5程序计算的再启动输入文件，并生成用于DET成功分支和失败分支的RELAP5程序计算的再启动输入文件；
S6、构建DET仿真模型中用于RELAP5软件基本接口模块的DETRIA-A模块，以DETRIA-C模块的输出文件为DETRIA-A模块的输入，DETRIA-A模块依据DET 分支时刻确定RELAP5程序回溯再启动时间，并以生成的DET成功分支和DET失败分支的RELAP5程序计算的再启动输入文件，及仿真时间步长RELAP5计算结果文件为输入，回溯执行RELAP5程序，以完成DET成功分支和DET失败分支的下一个仿真时间步长的模拟，并将DET成功分支和DET失败分支的节点信息添加进 DET仿真队列；
S7、构建DET仿真模型中RELAP5软件后处理模块的DETRIA-F模块，DETRIA-F 模块将DET仿真模型各完整分支序列的数据合并于同一数据文件中，供后续数据处理。
通过上述技术方案，该方法可实现动态事件树(Dynamic Event Tree，DET)方法自主的与确定论安全分析程序RELAP5/MOD4.0程序耦合，更加科学的获得核电厂事故工况下的动态特性，为核电厂实施基于风险的设计、运行及管理提供决策支持分析工具；另外，依据该方法，通过修改接口规则，也可适用于DET方法与其它类似的核电站事故分析软件耦合。
进一步地，在步骤S6中，所述DETRIA-A模块包括以下4个子功能模块：
①、DETRIA-A-1子模块是RELAP5程序再启动卡生成接口；
②、DETRIA-A-2模块是通用文件复制接口；
③、DETRIA-A-3模块是RELAP5输入文件变量修改接口；
④、DETRIA-A-4模块是是RELAP5输入文件中trip逻辑控制接口。
通过上述技术方案，其具体内容如下：
①、DETRIA-A-1子模块是RELAP5程序再启动卡生成接口；其功能是根据 RELAP5再启动文件restart_Source.i，复制restart_Source.i的数据生成DET耦合仿真需要的特定的再启动根文件，记为DET_root_rFile.i；并基于RELAP5仿真输入文件DET.i文件中201卡的数据替换DET_root_rFile.i中201卡的数据；
②、DETRIA-A-2模块是通用文件复制接口；其功能为子节点复制RELAP5仿真计算的再启动输入卡.i文件、父节点再启动.r格式输出文件；
③、DETRIA-A-3模块是RELAP5输入文件变量修改接口；其功能是修改 DETRIA-A-2得到的子节点的RELAP5再启动文件中的再启动卡号的数值、再启动仿真时间数值，修改后的子节点RELAP5再启动文件作为RELAP5程序再启动的输入文件；
④、DETRIA-A-4模块是RELAP5输入文件中trip逻辑控制接口；其功能是对运行型和需求型状态转移控制trip逻辑进行修改。
进一步地，步骤S1的具体实现方法如下：
第1步：基于DETRIA配置文件输出的根节点信息，将根节点信息加入DET仿真队列中；
第2步：依据构建的DET仿真模型，假定需要模拟的事故RELAP5输入文件为 DET.i，
第3步：根据确定论安全分析方法编写DET.i文件；且DET.i文件中再启动卡包括100卡号、103卡号及201卡号数据。
通过上述技术方案，根据确定论安全分析方法编写DET.i文件的具体步骤如下：
假定需要模拟的事故RELAP5输入文件为DET.i；
事故分析中RELAP5再启动文件名定为restart_Source.i，并且restart_Source.i文件中包括100卡、103卡和201卡等三个卡号及相关信息；
事故分析中节点RELAP5程序计算结果输出文件名假定为o_file_open；
RELAP5计算结果小编辑数据提取存储文件1命名为write_file，文件存储格式为逗号分隔值文件格式Comma-Separated Values，CSV；
RELAP5计算结果再启动号与仿真时间数据提取存储文件2命名为 time_rst_write_file，文件存储格式为逗号分隔值文件格式Comma-Separated Values， CSV；
RELAP5计算结果trips数据提取存储文件3命名为trips_write_file，文件存储格式为逗号分隔值文件格式Comma-Separated Values，CSV。
本发明与现有技术相比具有的优点是：本发明中的软件设计方法，相对于单一的确定论安全分析和概率安全评价以及传统的依靠分析人员手动分步传递数据的确定论与概率论混合分析而言，实现了自动化，提高了分析效率；减少了分析人员对事故演化过程的影响，更加符合事故发展的实际过程，减少不必要的保守性；可以在概率空间中获得更加科学的反映核电厂事故动态特性的信息；这些信息将为核电厂的设计、运行和管理提供基于风险指引的决策支持信息，改善核电厂薄弱环节，有利于进一步提高核电厂的安全性和经济性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中DETRIA六模块之间的关系图；
图3是本发明核电厂状态演化的DET模型结构示意图
图4是RELAP5输入文件DET.i中再启动卡201信息和数据位示意图；
图5是restart_Source.i文件结构图；
图6是write_file文件数据结构；其中write_file表头说明：第一行为小编辑数据的变量名，第二行为控制体编号，第三行为变量单位；
图7是仿真时间节点与再启动号数据文件格式示意图；
图8是trips数据提取存储文件结构示意图，其中trips_write_file说明：第一列为仿真时间，第二列为trip号，第三列为对应时间对应trip号的trip值；
图9是DETRIA-E DET仿真算法流程图；
图10是Batches_name.txt文件结构示意图；
图11是DET数据在磁盘中存放示意图；
图12是DETRIA-B数据提取接口算法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
利用嵌入离散动态事件树改进核电厂安全性能分析的方法，如图1所示，包括以下步骤：
①、构建离散动态事件树的DET仿真模型；
②、确定DET仿真对象应用于RELAP5程序的仿真时间和仿真时间步长，并运行RELAP5程序；
③、根据RELAP5程序输出仿真时间步长的结果文件，解析结果文件获取DET仿真对象状态转移控制TRIP变量变化的时间信息；
④、识别DET仿真对象状态转移发生的DET分支时刻，并依据DET仿真模型的分支规则获取RELAP5程序回溯再启动的RELAP5再启动号；
⑤、确定DET仿真对象状态转移类型，更新RELAP5程序计算的再启动输入文件，并生成用于DET成功分支和失败分支的RELAP5程序计算的再启动输入文件；
⑥、依据DET分支时刻确定RELAP5程序回溯再启动时间，并以生成的DET成功分支和DET失败分支的RELAP5程序计算的再启动输入文件，及仿真时间步长RELAP5 计算结果文件为输入，分别回溯执行RELAP5程序，以完成DET成功分支和DET失败分支的下一个仿真时间步长的模拟；
⑦、循环步骤②-步骤⑥的过程，一直到仿真时间达到用户指定的仿真任务时间，DET与RELAP5程序的动态耦合结束。
实施例
在上述方案的基础上，如图2所示，构建步骤①中DET模型方法如下：
S1、以根节点代表DET与RELAP5程序动态耦合仿真时核电厂的初始状态为输入文件，并按照确定论安全分析方法编写RELAP5软件输入文件“*.i”文件；
S2、构建作为基本接口模块的DETRIA-A模块，以实现RELAP5程序模型输入卡文件“*.i”文件的读取、修改、复制等功能；
S3、构建作为数据提取模块的DETRIA-B模块，以根据不同节点的RELAP5程序计算输出文件，提取出trips数据、小编辑数据和再启动卡号数据等信息；
S4、构建作为文件管理模块的DETRIA-C模块，以实现RELAP5再启动功能的再启动文件复制和删除；
S5、构建作为RELAP5启动模块的DETRIA-D模块，以实现RELAP5程序的启动调用与计算分析；
S6、构建作为DET仿真模块的DETRIA-E模块，以实现多变量DET分支策略，将 DET方法用于RELAP5仿真分析；
S7、构建作为后处理模块的DETRIA-F模块，以将DET仿真各完整分支序列的数据合并于同一数据文件中，供后续数据处理。
在上述技术方案的基础上，如图2和图3所示，其具体实现步骤如下：
根据核电厂需要分析的安全问题，确定DETRIA配置文件输出的根节点信息，并将根节点信息加入DET仿真模型中，具体内容如下：
第1步，在DET根节点，以RELAP5事故分析输入文件Root.i为初始输入文件在DETRIA-E模块进行动态事件树仿真算法逻辑运算；
第2步，DETRIA--E模块基于DET节点，并将节点中的模型文件做为DETRIA-D 模块的输入，实现RELAP5程序的启动调用，生成得到RELAP5对应计算模型的输出文件和再启动文件；并解析结果文件中DET仿真对象状态控制TRIP变量变化的时间信息；
第3步，将RELAP5输出文件作为DETRIA-B模块的输入，DETRIA-B模块提取输出文件的小编辑数据、TRIP数据和再启动数据等信息，并根据TRIP数据对DET仿真对象状态转移发生的DET分支时刻进行识别；
第4步，若未检测到分支，循环第1步-第3步的过程；若检测到分支时刻，将DETRIA-B模块的输出文件输入DETRIA-C模块中，DETRIA-C模块依据DET仿真模型的分支规则获取RELAP5程序回溯再启动的RELAP5再启动号；确定DET仿真对象状态转移类型，更新RELAP5程序计算的再启动输入文件，并生成用于DET成功分支和失败分支的RELAP5程序计算的再启动输入文件；
第5步，以DETRIA-C模块的输出文件为DETRIA-A模块的输入，DETRIA-A模块依据DET分支时刻确定RELAP5程序回溯再启动时间，并以生成的DET成功分支和DET 失败分支的RELAP5程序计算的再启动输入文件，及仿真时间步长RELAP5计算结果文件为输入，回溯执行RELAP5程序，以完成DET成功分支和DET失败分支的下一个仿真时间步长的模拟，并将DET成功分支和DET失败分支的节点信息添加进DET仿真队列；
第6步，DETRIA-F模块将DET仿真各完整分支序列的数据合并于同一数据文件中，供后续数据处理。
在上述方案的基础上，如图2和图3所示，在第1步中，将根节点信息加入DET 仿真队列中的实现内容如下：
首先以需要仿真模拟的核电厂系统、设备或人员操作为DET仿真对象，然后根据DET分析方法进行下列分析：
如图3所示，图中每个节点代表由DET仿真对象状态组合构成的一个核电厂特定状态，其中根节点代表DET与RELAP5程序动态耦合仿真时核电厂的初始状态，中间节点代表核电厂系统、设备不同状态的组合，终节点代表核电厂某一个终止状态，如核电厂堆芯损毁或核电厂的一个稳定状态；
DET与RELAP5程序动态耦合时将从根节点开始，随着时间变化，DET仿真对象状态将发生转移，即从父节点到子节点代表仿真对象的一次状态转移；
当DET仿真对象状态转移触发条件满足时，DET仿真对象状态转移仅存在状态转移成功和状态转移失败的两种状态，父节点对应DET模型产生的新的分支将演化为成功节点和失败节点，其中上节点代表成功节点，节点编码方式是“父节点名-1；下节点代表转移失败节点，节点编码方式是“父节点名称-2”；终节点代表DET与 RELAP5耦合的终止，节点名称编码方式是“父节点名称-f”。
在上述方案的基础上，如图3所示，当DET与RELAP5程序耦合时，就是在每个节点之间进行计算；与传统的事件树方法不同，DET中节点分支发生的时间是由 RELAP5程序仿真的物理过程决定的，减小了传统方法中对分析人员经验依赖或保守的工程判断。
在上述方案的基础上，在步骤S1中，根据核电厂需要分析的安全问题，按照传统的确定论安全分析方法编写RELAP5软件输入文件“*.i”；为说明软件设计方法，本发明中做如下假定：
(1)需要模拟的事故RELAP5输入文件为DET.i；
与本发明相关的信息是DET.i文件中的再启动卡信息，如图4所示。其中，201即为201卡号，340.0为201卡中的第1个数据位，1.0e-12为是201卡中的第2个数据位，后面数据依次类推。
(2)事故分析中RELAP5再启动文件名定为restart_Source.i；restart_Source.i结构如图5所示；restart_Source.i文件中包括100卡、103卡和201卡等三个卡号及相关信息；
(3)事故分析中节点RELAP5程序计算结果输出文件名假定为o_file_open；
(4)RELAP5计算结果小编辑数据提取存储文件1命名为write_file，文件结构如图6所示，文件存储格式为逗号分隔值文件格式(Comma-SeparatedValues，CSV)；
(5)RELAP5计算结果再启动号与仿真时间数据提取存储文件2命名为 time_rst_write_file，文件存储格式为逗号分隔值文件格式(Comma-Separated Values， CSV)，文件数据结构如图7所示；
(6)RELAP5计算结果trips数据提取存储文件3命名为trips_write_file，文件存储格式为逗号分隔值文件格式(Comma-SeparatedValues，CSV)，文件数据结构如图8所示。
本发明包含需要两个输入文件作为支撑，DET分支节点输入文件和初始化输入文件。 DET分支节点输入文件DET_batches.json，如下为DET分支节点参数输入文件案例：
Figure RE-GDA0003032741790000071
其中，“500”和“600”表示在RELAP5仿真模型中需要进行DET分支的变量对应的trip 卡号，如“500表示RELAP5输入卡中标识为500的trip卡；运行型失效分支节点有7个参数如分支节点1中的“500”分支节点；需求型失效分支节点有4个参数，如分支节点2 中的“600”分支节点。
(1)在结构信息中也就是中括号中第1个参数为待分支的trip卡号，如500；
(2)第2个参数为DET分支类型。“R”代表运行型；“N”代表需求型；
需求型失效分支：
(3)第3个参数为需求型正常分支逻辑；
(4)第4个参数为需求型异常分支逻辑；
运行型失效分支：
(3)第3个参数为需求型正常分支逻辑，在运行型失效分支中用“”空字符串占位；
(4)第4个参数为需求型异常分支逻辑，在运行型失效分支中用“”空字符串占位；
(5)第5个参数为运行型失效分支卡；
(6)第6个参数为运行型失效抽样列表；
(7)第7个参数为运行型失效分支卡被中抽样字符，如“00.0”。
DETRIA初始化输入文件如下面用于DET仿真的初始化配置文件所示
Figure RE-GDA0003032741790000081
其中：
(1)root_i_file：本实例的RELAP5仿真模型输入卡；
(2)simulation_time：事故仿真总时间；
(3)time_step：时间连续的两个相邻仿真实例步长时间。
在上述方案的基础上，在步骤S2中，DETRIA-A模块包括以下4个子功能模块：
①、DETRIA-A-1子模块是RELAP5程序再启动卡生成接口；其功能是根据RELAP5 再启动文件restart_Source.i，复制restart_Source.i的数据生成DET耦合仿真需要的特定的再启动根文件，记为DET_root_rFile.i；并基于RELAP5仿真输入文件DET.i文件中201 卡的数据替换DET_root_rFile.i中201卡的数据；
②、DETRIA-A-2模块是通用文件复制接口；其功能为子节点复制RELAP5仿真计算的再启动输入卡.i文件、父节点再启动.r格式输出文件；
③、DETRIA-A-3模块是RELAP5输入文件变量修改接口；其功能是修改 DETRIA-A-2得到的子节点的RELAP5再启动文件中的再启动卡号的数值、再启动仿真时间数值，修改后的子节点RELAP5再启动文件作为RELAP5程序再启动的输入文件；
④、DETRIA-A-4模块是RELAP5输入文件中trip逻辑控制接口；其功能是对运行型和需求型状态转移控制trip逻辑进行修改。
在上述方案的基础上，在步骤S2中，DETRIA-A-1是RELAP5程序再启动卡生成接口；其功能是根据RELAP5再启动文件restart_Source.i，复制restart_Source.i的数据生成DET耦合仿真需要的特定的再启动根文件，记为DET_root_rFile.i；并基于RELAP5仿真输入文件DET.i文件中201卡的数据替换DET_root_rFile.i中201卡的数据。
DETRIA-A-2是通用文件复制接口；该接口的功能是为子节点复制RELAP5仿真计算的再启动输入卡.i文件、父节点再启动.r格式输出文件；RELAP5在DET耦合仿真过程中每个子节点需要以父节点的RELAP5再启动文件为源文件，生成每个子节点的 RELAP5再启动文件；通过DETRIA-A-2接口实现子节点的RELAP5再启动文件复制功能，以实现父节点同一个再启动文件被多个子节点所利用。
本发明中做如下假定：
1)读取并打开源文件DET_root_rFile.i为readFile；
2)writeFile为复制readFile的目标文件。
DETRIA-A-3是RELAP5输入文件变量修改接口；其功能是修改DETRIA-A-2得到的子节点的RELAP5再启动文件中的再启动卡号的数值、再启动仿真时间数值；修改后的子节点RELAP5再启动文件作为RELAP5程序再启动的输入文件。
DETRIA-A-4子模块是RELAP5输入文件中trip逻辑控制接口。其功能是对运行型和需求型状态转移控制trip逻辑进行修改。
现以DET.i案例中的需求状态(见下面的DET分支节点参数输入文件案例)的转移修改为例进行说明；当DETRIA-E模块监测到相关trip值变化满足DET分支条件时，DET.i 中由600卡控制的trip逻辑需要修改，需求型状态分支规则如下DET分支节点参数输入文件案例，分支将生成两个子节点，一个是600卡不做修改；另一个600卡修改为将参数4写进子节点再启动输入卡：
Figure RE-GDA0003032741790000091
在上述方案的基础上，在步骤S3中，DETRIA-B模块是RELAP5输出文件数据提取接口，其功能是根据不同节点的RELAP5程序计算输出文件，提取出trips数据、小编辑数据和再启动卡号数据等信息，算法流程框图见图12；
在上述技术方案的基础上，在步骤S5中，启动RELAP5的命令行案例如下，RELAP5程序启动命令行案例所示：
启动：RELAP5/RELAP5.exe-i RELAP5/snc01.i-o RELAP5/snc01.o-r RELAP5/snc01.r -w RELAP5/tpfh2o-Q
说明：-i为RELAP5输入卡文件指定命令，-o为RELAP5输出文件指定命令，-r为RELAP5再启动文件指定命令；
本发明中做如下定义：
(1)exePath表示RELAP5仿真程序存储的目录路径，针对上述RELAP5程序启动命令行案例中的案例，则exePath＝“RELAP5/RELAP5.exe”；
(2)param表示RELAP5仿真程序运行过程中需要传递的输入输出参数，主要包括仿真输入文件名如案例中的DET.i，输出文件名，如案例中的DET.o，再启动文件名DET.r；以及水蒸气表文件tpfh2o；案例中默认这些文件储存位置与param一致。
在上述方案的基础上，在步骤S6中，DETRIA-E是DET分支模块，功能是对DET 与RELAP5程序耦合仿真过程中的运行型状态转移和需求型状态转移进行DET分支；分支变量个数不受限制。
以下将以DET分支节点参数案例为例，说明DETRIA-E的设计方法：
Figure RE-GDA0003032741790000101
在上述技术方案的基础上，DETRIA–E的具体算法流程图如图9所示，具体算法如下：
第1步：初始化RELAP5仿真程序路径relap_path、数据存放路径file_path、将RELAP5 仿真输入卡添加到RELAP5.exe同级目录，例如“DET.i”、总仿真时长simulation_time、仿真时间步长time_step，参考如下用于DET仿真的初始化配置文件：
Figure RE-GDA0003032741790000102
第2步：读取DET失效的分支文件DET_batches.json，包括所有运行型失效和需求型失效分支信息，将所有DET分支节点信息存储到DET_batches分支列表，DET_batches 格式如下；
运行型失效分支：[500,"R","500p 150010000 le null 0 1830.0 l","500p150010000 le null 0-1830.0 l", "500time 0 ge timeof 571 00.0 n",[10.0,20.0,30.0, 40.0],"00.0"]
需求型失效分支：[600,"N","600p 150010000 le null 0 1830.0 l","600p150010000 le null 0-1830.0 l"]
第3步：将初始节点加入仿真队列DET_branch_Queue，元素结构如下所示：
{"node_name":"root","trip_number":-1,"time":-1,"rst_no":-1,"values":ini_values, "run_failure_nun":0,"pre_Success":True,"dets":[]}
第4步：调用DETRIA-A-1模块，生成输入文件DET.i对应的再启动输入卡文件
DET_root_rFile.i其文件结构如图5restart_Source.i文件结构图；
第5步：进入仿真阶段，如果仿真队列DET_branch_Queue不为空：从队尾取出仿真节点记为node，执行第6步；反之：仿真队列为空，DET仿真结束，执行第18步；
第6步：如果已大于最大仿真时间simulation_time，则将该节点DET路径演化节点信息存储到Batches_name.txt，结构如图10，然后执行第5步；否则执行第7步；
{"node_name":"root","trip_number":-1,"time":-1,"rst_no":-1,"values":ini_values, "run_failure_nun":0,"pre_Success":True,"dets":[]}
第7步：根据该节点的node_name如上DET_branch_Queue元素结构所示的名称仿真更新再启动的RELAP5输入卡文件i_file、RELAP5输出文件o_file、和RELAP5再启动输出文件r_file，调用DMRIA-D模块，进行仿真计算；
第8步：调用DMRIA-B数据提取接口提取第7步计算结果输入文件o_file中的小编辑数据、再启动卡号时间对应数据和不同时刻trips卡号数据，返回该步长内触发DET 分支的trip卡号、触发再启动号和触发时间；
第9步：如果第8步返回的触发trip存在，则将触发时间存放在步长对应文件夹下的BranchTime.ini文件中，该文件仅写入了一个触发时间的浮点数，然后执行第10步；否则执行第17步；
第10步：从DET_batches分支列表中找到第8步返回trip值对应的DET分支节点元素并记为batche_node，batches_node为字典类型变量；
第11步：如果batch_node是运行型失效DET分支节点，则执行第12步；否则 batch_node是需求型失效分支节点，执行第15步；
第12步：从batch_node读取运行型失效列表即batch_node列表中运行型第六个参数，读取一个失效值；
第13步：根据第8步返回的触发再启动号、触发时间和第10步得到的batche_node，复制父节点再启动r_file文件到指定的分支节点的路径文件夹；并基于DET_root_rFile.i文件调用DETRIA-A-3模块修改仿真时间、再启动卡号，得到分支节点的输入卡文件 node_i_file并存放在分支节点的路径文件夹；调用DETRIA-A-4模块修改该分支运行失效参数并向node_i_file写入，得到新的再启动node_i_file；更新branch_node节点信息，格式参考如下所示，将branch_node加入仿真节点DET_branch_Queue；
{"node_name":"root","trip_number":-1,"time":-1,"rst_no":-1,"values":ini_values, "run_failure_nun":0,"pre_Success":True,"dets":[]}
第14步：如果batch_node运行型失效列表已读取完，则执行第5步，反之则执行第12步；
第15步：根据第8步返回的触发再启动号、触发时间和第10步得到的batche_node，复制父节点再启动r_file文件到第8步返回的触发再启动号的成功分支节点的路径文件夹，并根据DET_root_rFile.i文件调用DETRIA-A-3模块修改仿真时间、再启动卡号，调用DETRIA-A-4模块写入第8步返回的触发再启动号的batch_node中参数3-成功分支控制逻辑，得到DET需求型失效的再启动输入卡succ_node_i文件，存放到成功分支节点的路径。更新branch_node节点信息，branch_node格式参考如下，将branch_node加入仿真节点DET_branch_Queue。
{"node_name":"root","trip_number":-1,"time":-1,"rst_no":-1,"values":ini_values, "run_failure_nun":0,"pre_Success":True,"dets":[]}
第16步：根据第8步返回的触发再启动号、触发时间和第10步得到的batche_node，复制父节点再启动r_file文件到第8步返回的触发再启动号失败的分支节点的路径文件夹，并基于DET_root_rFile.i文件调用DETRIA-A-3接口修改仿真时间、再启动卡号，调用DETRIA-A-4接口写入第8步返回的触发再启动号的batch_node中参数4-失败分支的控制逻辑，得到新的再启动控制i文件，存放到成功分支节点的路径；更新branch_node 节点信息，branch_node格式参考如下所示，将branch_node加入仿真节点 DET_branch_Queue。
{"node_name":"root","trip_number":-1,"time":-1,"rst_no":-1,"values":ini_values, "run_failure_nun":0,"pre_Success":True,"dets":[]}
第17步：如果第8步返回的trip号不在DET_batches分支列表中，即未触发分支；则根据第8步返回的再启动号和触发时间数据，再基于DET_root_rFile.i调用DETRIA-A-3 模块修改再启动卡号和仿真时间并将修改后的sub_node_i文件存放至该节点下一仿真步长文件夹，调用DETRIA-A-2接口，复制再启动r文件至下一仿真步长文件夹；执行第6 步；
第18步：仿真结束。
实施例
本发明选择事故分析中两环路压水堆核电厂的右环路高压安注系统的需求状态转移和右环路低压安注系统和运行状态转移的两个状态参数作为DET分支参数为例进行说明，两个转移对应的trip号分别为571和503。
在RELAP5内部有特定的触发信息，本实例就是通过监控右环路低压安注系统和高压安注系统投入使用的触发信息，实现DET方法中的分支。
分支节点命名规则：根节点为root，往后子节点用‘-’进行分割，节点名称以触发的trip号+‘_’+触发节点编号进行标注。本实施例中，DET节点名称命名按如下规则：以1_root-571_0-503_0.i为例，root-571_0-503_0为该节点的名称，第一个1表示该节点的第一个仿真步长，“-”连接不同节点，root-571_0表示在root节点处触发571trip生成的第一个节点，root-571_0-505_0表示root节点处触发571trip生成第一个节点，该子节点触发505trip触发的第一个DET分支节点。
分支节点名称、分支节点数据存放文件夹、以及分支各文件的命名关联如下表所示：
表 分支节点名称、分支节点数据存放文件夹、以及分支各文件的命名关联示意表
Figure RE-GDA0003032741790000131
结合上表中分支节点名称、分支节点数据存放文件夹、以及分支各文件的命名关联示意表中和磁盘数据存储如图11所示，执行DET节点名称的命名、节点数据存放文件夹的命名、节点相关数据文件命名规则。同时，所有子节点文件夹位于数据根目录，并且属于同级目录。
本实施例所用的DET节点数据格式信息如下面本案例所用的分支文件案例所示，存放在文件DET_batchesR.json中；
Figure RE-GDA0003032741790000132
Figure RE-GDA0003032741790000141
(1)运行状态类转移节点
本案例所用的分支文件所示案例中，“571”节点属于运行状态转移类型；运行类节点信息包括7个元素，每行一个元素；
第1行：触发状态转移的trip卡号；
第2行：DET分支类型，R表示节点为运行型状态转移分支；
第3行：状态转移成功trip逻辑；
第4行：状态转移失败trip逻辑；
第5行：运行型状态转移失败抽样列表；
第6行：第4行中被运行状态转移失败控制的字符串。当程序检测到第1行的触发trip号为“真”时，程序将从第6行的列表中，如案例中的[10.0,240.0,30.0,40.0]，依次选出一个数，替换第4行trip逻辑中的第6位的字符串变量。以案例为例，当触发trip为“真”时，将更新第一个运行性失效参数的trip逻辑为"572time 0 ge timeof 571 10.0 n"。
(2)需求状态类转移节点
本案例所用的分支文件所示案例中，“503”属于需求状态类转移节点；该类节点有4个元素，每行1个元素；
第1行：需求状态转移触发trip卡号；
第2行：DET分支类型，N表示需求状态类转移；
第3行：DET需求状态转移成功分支trip逻辑；
第4行：DET需求状态转移失效分支trip逻辑；
以上所示案例使用的配置文件config.json如下面用于DET仿真的初始化配置文件所示：
Figure RE-GDA0003032741790000142
其中：
(1)root_i_file：本实例的RELAP5仿真模型输入卡；
(2)simulation_time：事故仿真总时间；
(3)time_step：时间连续的两个相邻仿真实例步长时间。
本实例会将分支的节点信息存放在字典变量中，如根节点字典结构如下DET仿真节点结构所示；
{"node_name":"root","trip_number":-1,"time":-1,"rst_no":-1,"values":ini_values, "dets":[]}
其中：
(1)node_name：当前节点的名称；
(2)trip_number：父节点触发DET分支的trip号；
(3)time：父节点触发DET分支的trip号触发为“真”的时间；
(4)rst_no：父节点触发DET分支的trip号触发为“真”时对应的再启动号；
(5)values：触发的trip号的指；
(6)dets：存放所有父节点触发过的trip号的列表。
综上所述，DET与RELAP5耦合的实现逻辑如下，详细逻辑如图9所示：
第1步：读取config.json文件信息，初始化数据根目录file_dir、RELAP5目录relap_dir、 RELAP5.exe路径exePath、水蒸气属性文件存储路径tpfh2o_file、RELAP5模型输入卡文件。
第2步：读取DET_batchesR.json文件中的分支信息并将所有分支信息存放在字典类型变量DET_batches中；
第3步：从DET_batches文件中提取出所有DET触发分支的trip号并存放在列表trips_numbers；
第4步：调用DETRIA-E接口进行DET仿真；
第5步：调用DETRIA-F进行数据合并；
第6步：结束DET仿真。
以上所述实施方式仅表达了本发明的一种或多种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.利用嵌入离散动态事件树改进核电厂安全性能分析的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据核电厂需要分析的安全问题，确定DETRIA配置文件输出的根节点信息，并将根节点信息加入DET仿真模型中，即按照确定论安全分析方法构建用于RELAP5的输入文件“*.i”文件；
S2、构建DET仿真模型中用于RELAP5启动模块的DETRIA-D模块，以实现RELAP5程序的启动调用与计算分析；
S3、构建DET仿真模型的DETRIA-E模块，基于DET节点信息，DETRIA-E模块用以实现多变量DET分支策略；并且DETRIA-E模块将DET节点中的模型文件作为DETRIA-D模块的输入，实现RELAP5程序的启动调用，生成得到RELAP5对应计算模型的输出文件和再启动文件，并解析输出文件中DET仿真对象状态控制TRIP变量变化的时间信息；
S4、构建DET仿真模型中用于RELAP5软件数据提取模块的DETRIA-B模块，将步骤S3中的RELAP5对应计算模型的输出文件作为DETRIA-B模块的输入，DETRIA-B模块提取输出文件的小编辑数据、TRIP数据和再启动数据，并给予TRIP数据对DET仿真对象状态转移发生的DET分支时刻进行识别；
S5、构建DET仿真模型中用于RELAP5软件文件管理模块的DETRIA-C模块，根据是否检测到DET分支时刻，将DETRIA-B模块的输出文件输入DETRIA-C模块中，DETRIA-C模块依据DET仿真模型的分支规则获取RELAP5程序回溯再启动的RELAP5再启号；确定DET仿真对象状态转移类型，更新RELAP5程序计算的再启动输入文件，并生成用于DET成功分支和失败分支或者运行失效分支的RELAP5程序计算的再启动输入文件；
S6、构建DET仿真模型中用于RELAP5软件基本接口模块的DETRIA-A模块，以DETRIA-C模块的输出文件为DETRIA-A模块的输入，DETRIA-A模块依据DET分支时刻确定RELAP5程序回溯再启动时间，并以生成的DET成功分支和DET失败分支或者运行失效分支的RELAP5程序计算的再启动输入文件，及当次仿真时间步长RELAP5计算结果文件为输入，回溯执行RELAP5程序，以完成DET成功分支和DET失败分支或者DET运行失效分支的下一个仿真时间步长的模拟，并将DET成功分支和DET失败分支或者DET运行失效分支的节点信息添加进DET仿真队列；
S7、构建DET仿真模型中RELAP5软件后处理模块的DETRIA-F模块，DETRIA-F模块将DET仿真模型各完整分支序列的数据合并于同一数据文件中，供后续数据处理。
2.根据权利要求1所述的利用嵌入离散动态事件树改进核电厂安全性能分析的方法，其特征在于，在步骤S6中，所述DETRIA-A模块包括以下4个子功能模块：
①、DETRIA-A-1子模块是RELAP5程序再启动卡生成接口；
②、DETRIA-A-2模块是通用文件复制接口；
③、DETRIA-A-3模块是RELAP5输入文件变量修改接口；
④、DETRIA-A-4模块是RELAP5输入文件中trip逻辑控制接口。
3.根据权利要求1所述的利用嵌入离散动态事件树改进核电厂安全性能分析的方法，其特征在于，步骤S1的具体实现方法如下：
第1步：基于DETRIA配置文件输出的根节点信息，将根节点信息加入到DET仿真模型中；
第2步：依据构建的DET仿真模型，假定需要模拟的事故RELAP5输入文件为DET.i，
第3步：根据确定论安全分析方法编写DET.i文件；且DET.i文件中再启动卡信息包括100卡号的信息、103卡号的信息及201卡号的信息。
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