概率安全分析协同建模关键技术研究与实现

【摘要】：核能是解决当今世界能源问题的一种有效能源类型,确保核安全是核能发展的首要课题,高效准确的核能安全分析技术能够帮助提高核电设施的安全性,概率安全分析(Probability Safety Analysis:PSA)作为核能安全分析的主要方法之一,在核电站安全分析中具有不可替代的作用。PSA的分析对象是核电站的安全分析模型,主要包括故障树(Fault Tree:FT)和事件树(Event Tree:ET),模型的正确性和完整性决定了PSA结果的有效性,核电站作为代表性的大型复杂系统,其PSA模型的规模和复杂度均较大,需要借助高效新型模型建立技术来完成模型的建立和管理。在充分调研目前国内外PSA工具软件和技术之后,发现目前的PSA工具软件在建模环节上存在模型文件格式相互独立,数据和逻辑兼容性较差,无法进行多PSA软件协同建模,绝大部分仍然采用第一代PSA软件工具的单机版工作模式,处理超大规模复杂模型的时候人员负担大与耗费时间长等问题。协同建模技术,包括多软件工具的协同和多人员的工作组协同建模等,能够较好地解决上述问题。针对目前PSA软件工具模型处理方面的问题,本论文拟研究一套完整的创新型概率安全协同建模方法技术,并基于该方法技术完成实际PSA软件模块设计开发。论文针对实际PSA工作中的协同建模需求,立足于协同技术和PSA模型技术的结合点,对PSA协同建模的关键方法和技术进行了系统研究。包括新型PSA模型存储方式、多PSA软件协同建模、PSA模型工程协同使用、PSA软件新型架构设计和多客户端网络协同PSA建模。在中科院核能安全技术研究所·FDS团队前期开发的PSA软件平台基础上,本文的主要工作和贡献之处在于：(1)提出了一种全新的PSA模型文件跨平台协同交互方法,该方法在逻辑数据分离存储机制的基础上,自动识别解析多种主流PSA模型文件信息编码并快速重建故障树和事件树逻辑结构,最终建立了完整的可视化PSA模型,在提高了PSA模型文件的兼容性和通用性同时解决了PSA模型的跨平台协同建模问题；(2)提出了一种创新性的单机架构PSA软件协同建模方法,针对多个PSA模型工程协同使用中的模型冲突问题设计了数据冲突控制和复杂图形逻辑结构合并算法,确保了多个PSA模型工程合并后在图形逻辑和具体数据上的完整性和正确性,解决了目前大型复杂PSA模型更新和子模型协同建模等问题;(3)提出了一种新型多人多计算机在线并行PSA协同建模方法,该方法创新性地将传统单机架构的PSA软件与新型C/S网络架构相结合,通过多用户多角色权限管理机制和PSA在线协同控制算法将PSA建模与多人多计算机在线并行协同建模相结合,解决了传统PSA建模方式并行度低、冗余时间长、总体效率低的问题。此外,基于上述方法研发了相应的PSA模型处理模块。模型作为PSA方法的基础,发展的创新性PSA协同建模技术能够有效提高PSA模型建立和处理的效率,改进现有的工作流程和方式,确保PSA模型的有效性和正确性,促进PSA方法和软件工具在核电站设计和运行中的深入应用。本文中的协同建模方法和软件模块在实际核电站的PSA分析中得到了成功应用,所建立模型正确可靠,大幅缩短了模型的建立和处理时间,为下一步分析计算提供了完备的模型基础。