CN115542391B - 一种基于核电厂现场巡访的地震psa易损度分析方法及系统 - Google Patents

一种基于核电厂现场巡访的地震psa易损度分析方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种基于核电厂现场巡访的地震PSA易损度分析方法及系统，获取构筑物、系统和设备的实际状态并进行分类；根据不同类型构筑物、系统和设备对抗震性能的影响大小，赋予不同的易损度降低因子；将不同易损度降低因子反映到地震PSA易损度分析中，获得最终的易损度分析结果。将核电厂现场巡访反映到地震PSA易损度分析中的方法中，能够保证SSC的易损度能够更加真实的反映SSC的实际状态。

Description

一种基于核电厂现场巡访的地震PSA易损度分析方法及系统
技术领域
本发明属于地震PSA相关技术领域，尤其涉及一种基于核电厂现场巡访的地震PSA易损度分析方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
概率安全评价(PSA)是一种全面的、结构化的处理方法，可以识别出核电厂失效的情景，并对工作人员和公众造成的风险作出数值估计。
地震PSA是一种计算核电厂地震风险水平的综合性分析方法。构筑物、系统和设备(SSC)的地震易损度是在给定地震动输入或响应参数(如PGA、反应谱、楼层谱)下发生失效的条件概率。在地震PSA中需要地震易损度，以评估发生始发事件(如，丧失厂外电、丧失热阱)的条件概率，以及不同缓解系统(如，辅助给水系统)的条件失效概率。
评估SSC承受地面加速度的能力可以利用下述信息：电厂设计基准文件；在设计阶段进行的响应计算；电厂竣工后SSC的形状和尺寸及材料性能等。
电厂运行后，SSC的实际状态可能会发生变化，所以通常需要进行电厂巡访确认SSC的实际状态，并针对变化后的实际状态评估其对SSC易损度的影响。
从地震PSA分析目的来看，地震PSA的关键技术环节可总结为以下三个：地震危险性分析、地震易损度评估、系统响应分析。
地震危险性分析的目的是获取厂址不同强度地震动(如峰值地面加速度，PGA)的发生频率，确定地震始发事件发生频率。地震PSA通常选取单个参数(通常是PGA)来表示厂址地震动。与其他始发事件类似，应对造成相同影响且需要类似缓解功能的电厂地震损伤状态(相类似于内部事件的始发事件)进行归类。选用的地震动参数代表了地震事件对电厂的影响效果，不同震级或不同地震断层引发的地震可能会在厂址处产生相同的地震动。危险性分析环节必须考虑所有类型的地震源，并在评估不同级别地震动的发生频率时将它们相应地进行归类。地震源识别和分组过程中存在很大的不确定性，应对此进行跟踪处理。根据分析人员的判断，每条地震风险曲线被赋予一个权重值，这个权重值代表了分析者对曲线所描述的真实地震灾害发生可能性的确信程度。使用特定地震动参数定义了不同的地震始发事件区间之后，对应区间的地震始发事件频率可以通过对同一曲线上两个相邻地震动参数对应的超越频率相减得到。
地震易损度评估的目的是评估重要构筑物和设备(也就是那些对电厂安全最基本的构筑物、系统和部件)失效的条件概率。可以通过电厂设计信息和实际反应分析开发地震易损度，现场巡访在这一过程中也是十分重要的。为了进行事件序列定量化，需要获取特定地震动参数对应的条件失效概率，即每一个地震始发事件对应的失效概率。对于电厂单个SSC，几条单调递增的曲线表示其地震易损度，离散的易损度曲线族表示特定失效模式的不确定性分布。与地震危险性分析类似，族中的每条曲线被赋予一个权重值，代表分析人员对其的确信程度。通过这些曲线，能够确定特定SSC对应每个地震始发事件区间(地震动区间)的条件失效概率及不确定性分布。通常，地震易损度通常用一个高置信度低失效概率(HCLPF)值来表征。
系统响应分析环节可以分为地震PSA模型建立和地震风险定量化两个部分。地震PSA模型建立要综合考虑地震引发的构筑物和设备失效的导致堆芯损伤的情况，包括建立事件序列分析的事件树和对单独事件树题头事件建立逻辑模型；同时应考虑地震直接导致的失效、随机失效和操纵员动作的失误。为在逻辑中考虑地震直接导致的失效模式，须结合相关专业判断。地震风险定量化需要整合地震危险性曲线和地震易损度曲线，以定量化分析地震事件序列的发生频率。
地震PSA特别强调重要部件的现场巡访工作。必须对设备清单上的所有物项进行人工检查，以便确认抗震薄弱环节。检查的重点在于确认是否满足筛选准则、组件和零件的连接及锚固、地震条件下的空间相互作用。如何将核电厂的现场巡访反映到地震PSA易损度分析中是目前亟待解决的问题。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于核电厂现场巡访的地震PSA易损度分析方法及系统，将核电厂现场巡访反映到地震PSA易损度分析中的方法，能够保证SSC的易损度能够更加真实的反映SSC的实际状态，为核电厂的运行管理提供更加合理的风险见解。
为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：一种基于核电厂现场巡访的地震PSA易损度分析方法，包括：
获取构筑物、系统和设备的实际状态并进行分类；
根据不同类型构筑物、系统和设备对抗震性能的影响大小，赋予不同的易损度降低因子；
将不同易损度降低因子反映到地震PSA易损度分析中，获得最终的易损度分析结果。
本发明的第二个方面提供一种基于核电厂现场巡访的地震PSA易损度分析系统，包括：
分类模块：获取构筑物、系统和设备的实际状态并进行分类；
易损度降低因子确定模块：根据不同类型构筑物、系统和设备对抗震性能的影响大小，赋予不同的易损度降低因子；
易损度分析结果确定模块：将不同易损度降低因子反映到地震PSA易损度分析中，获得最终的易损度分析结果。
本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成上述方法所述的步骤。
本发明的第四个方面提供一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成上述方法所述的步骤。
以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
本发明通过现场巡访关注设备的锚固、横向抗震支承、空间相互作用，以及潜在的系统之间的相互作用(结构和功能上的相互作用)，寻找那些潜在的可能影响SSC抗震性能的发现，并通过对巡访发现的梳理和评估，更加合理的计算SSC的易损度，能够保证SSC的易损度能够更加真实的反映SSC的实际状态，为核电厂的运行管理提供更加合理的风险见解。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例一中一种基于核电厂现场巡访的地震PSA易损度分析方法的流程示意图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
如图1所示，本实施例公开了一种基于核电厂现场巡访的地震PSA易损度分析方法，包括：
步骤1：获取构筑物、系统和设备的实际状态并进行分类；
步骤2：根据不同类型构筑物、系统和设备对抗震性能的影响大小，赋予不同的易损度降低因子；
步骤3：将不同易损度降低因子反映到地震PSA易损度分析中，获得最终的易损度分析结果。
在本实施例步骤1中，根据地震PSA设备清单，开展核电厂现场巡访，发现可能影响相关SSC抗震性能的潜在薄弱环节，对巡访发现进行梳理，重点关注设备的锚固、横向抗震支承、空间相互作用，以及潜在的系统之间的相互作用(结构和功能上的相互作用)，将巡访发现分为锚固不足、锈蚀、空间相互作用等类型。
在本实施例步骤2中，根据巡访发现的实际情况，对抗震性能降低的SSC赋予合适的易损度降低因子，具体的：
1)锚固不足
以实有锚固数量计算易损度降低因子Fw。可采用以下公式计算：
其中：K1是设备实际锚固螺栓(不含缺少螺母和为旋紧螺母的螺栓)数量；K0是设备设计锚固螺栓数量。
2)锈蚀
易损度降低因子Fw：除锈后，根据锈蚀情况判断，可采用以下公式计算Fw：
其中：D0是螺栓的设计直径；D1是1号螺栓清除锈蚀后实际的直径；D2是2号螺栓清除锈蚀后实际的直径；D3是3号螺栓清除锈蚀后实际的直径；Dn是n号螺栓清除锈蚀后实际的直径；N是设备设计时具有的总的螺栓数目。
3)空间相互作用
易损度降低因子Fw：根据设计基准地震动下产生的撞击载荷判断。
其中：M为被撞击设备的质量；m为产生撞击物项的质量；S为产生撞击的物项与被撞击设备之间的距离；a为设计基准地震动水平；k为产生撞击物项的特性系数，如物项为柔性(如链条等)，k取10，如物项为刚性(如钢管、较长的支撑件等)，k取2。
地震易损度通常用一个高置信度低失效概率(HCLPF)值来表征。HCLPF是通过对数正态概率分布来定义的，这个对数正态概率分布是地震承受力中值与复合标准偏差βc的函数：
HCLPF＝Amedian×e[-2.33βc]
其中，βR为设备或构筑物的随机不确定性，βU为认知不确定性。Amedian表示承受力中值。
在本实施例步骤3中，将步骤2确定的易损度降低因子代入到易损度分析中，获得能够真实反映SSC实际状态的易损度，易损度分析计算公式为：
HCLPFw＝FwAmedian×e[-2.33βc]
其中，Fw为易损度降低因子。此处的Fw为针对不同的巡访发现类型，采用不同的公式计算得到的易损度降低因子。
实施例二
本实施例的目的是提供一种基于核电厂现场巡访的地震PSA易损度分析系统，包括：
分类模块：获取构筑物、系统和设备的实际状态并进行分类；
易损度降低因子确定模块：根据不同类型构筑物、系统和设备对抗震性能的影响大小，赋予不同的易损度降低因子；
易损度分析结果确定模块：将不同易损度降低因子反映到地震PSA易损度分析中，获得最终的易损度分析结果。
在分类模块中，根据地震PSA设备清单，开展核电厂现场巡访，发现可能影响相关SSC抗震性能的潜在薄弱环节，对巡访发现进行梳理，将巡访发现分为锚固不足、锈蚀、空间相互作用等类型。
在易损度降低因子确定模块中，根据巡访发现的实际情况，对抗震性能降低的SSC赋予合适的易损度降低因子，具体的：
1)锚固不足
以实有锚固数量计算易损度降低因子Fw。可采用以下公式计算：
其中：K1是设备实际锚固螺栓(不含缺少螺母和为旋紧螺母的螺栓)数量；K0是设备设计锚固螺栓数量。
2)锈蚀
易损度降低因子Fw：除锈后，根据锈蚀情况判断，可采用以下公式计算Fw：
其中：D0是螺栓的设计直径；D1是1号螺栓清除锈蚀后实际的直径；D2是2号螺栓清除锈蚀后实际的直径；D3是3号螺栓清除锈蚀后实际的直径；Dn是n号螺栓清除锈蚀后实际的直径；N是设备设计时具有的总的螺栓数目。
3)空间相互作用
易损度降低因子Fw：根据设计基准地震动下产生的撞击载荷判断。
其中：M为被撞击设备的质量；m为产生撞击物项的质量；S为产生撞击的物项与被撞击设备之间的距离；a为设计基准地震动水平；k为产生撞击物项的特性系数，如物项为柔性(如链条等)，k取10，如物项为刚性(如钢管、较长的支撑件等)，k取2。
地震易损度通常用一个高置信度低失效概率(HCLPF)值来表征。HCLPF是通过对数正态概率分布来定义的，这个对数正态概率分布是地震承受力中值与复合标准偏差βc的函数：
HCLPF＝Amedian×e[-2.33βc]
其中，βR为设备或构筑物的随机不确定性，βU为认知不确定性。Amedian表示承受力中值。
在易损度分析结果确定模块中，将上述确定的易损度降低因子代入到易损度分析中，获得能够真实反映SSC实际状态的易损度，易损度分析计算公式为：
HCLPFw＝FwAmedian×e[-2.33βc]
其中，Fw为易损度降低因子。此处的Fw为针对不同的巡访发现类型，采用不同的公式计算得到的易损度降低因子。
实施例三
本实施例的目的是提供一种计算装置,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法的步骤。
实施例四
本实施例的目的是提供一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时执行上述方法的步骤。
以上实施例二、三和四的装置中涉及的各步骤与方法实施例一相对应，具体实施方式可参见实施例一的相关说明部分。术语“计算机可读存储介质”应该理解为包括一个或多个指令集的单个介质或多个介质；还应当被理解为包括任何介质，所述任何介质能够存储、编码或承载用于由处理器执行的指令集并使处理器执行本发明中的任一方法。
本领域技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种基于核电厂现场巡访的地震PSA易损度分析方法，其特征在于，包括：
获取构筑物、系统和设备的实际状态并进行分类；
根据不同类型构筑物、系统和设备对抗震性能的影响大小，赋予不同的易损度降低因子；
将不同易损度降低因子反映到地震PSA易损度分析中，获得最终的易损度分析结果；
不同类型包括锚固不足、锈蚀、空间相互作用。
2.如权利要求1所述的一种基于核电厂现场巡访的地震PSA易损度分析方法，其特征在于，所述锚固不足的易损度降低因子的计算为设备实际锚固螺栓数量与设备设计的锚固螺栓数量之比。
3.如权利要求1所述的一种基于核电厂现场巡访的地震PSA易损度分析方法，其特征在于，所述锈蚀的易损度降低因子的计算为：
其中，D0是螺栓的设计直径，D1是1号螺栓清除锈蚀后实际的直径，D2是2号螺栓清除锈蚀后实际的直径，D3是3号螺栓清除锈蚀后实际的直径，Dn是n号螺栓清除锈蚀后实际的直径，N是设备设计时具有的总的螺栓数目。
4.如权利要求1所述的一种基于核电厂现场巡访的地震PSA易损度分析方法，空间相互作用的易损度降低因子为根据设计基准地震动下产生的撞击载荷确定。
5.如权利要求1所述的一种基于核电厂现场巡访的地震PSA易损度分析方法，其特征在于，将不同易损度降低因子反映到地震PSA易损度分析中，具体为：
HCLPFw＝FwAmedian×e[-2.33βc]
其中，βR为设备或构筑物的随机不确定性，βU为认知不确定性，Amedian表示承受力中值，Fw为易损度降低因子。
6.一种基于核电厂现场巡访的地震PSA易损度分析系统，其特征在于，包括：
分类模块：获取构筑物、系统和设备的实际状态并进行分类；
易损度降低因子确定模块：根据不同类型构筑物、系统和设备对抗震性能的影响大小，赋予不同的易损度降低因子；
易损度分析结果确定模块：将不同易损度降低因子反映到地震PSA易损度分析中，获得最终的易损度分析结果；
在所述分类模块中，不同类型包括锚固不足、锈蚀、空间相互作用。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征是，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的一种基于核电厂现场巡访的地震PSA易损度分析方法中的步骤。
8.一种处理装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征是，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-5中任一项所述的一种基于核电厂现场巡访的地震PSA易损度分析方法中的步骤。
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