核電廠主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)定量分析方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及核電廠火災(zāi)概率安全評(píng)估技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種核電廠主控室盤(pán) 臺(tái)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)定量分析方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 核電廠主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)會(huì)導(dǎo)致核電廠堆芯損壞，威脅核安全。因此，核電廠主控 室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)是必須進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析的火災(zāi)場(chǎng)景。美國(guó)核管理委員會(huì)（Nuclear Regulatory Commission)和電力研究所（Electric Power Research Institute)聯(lián)合頒布的《核電廠火 災(zāi)概率安全評(píng)價(jià)方法》(NUREG/CR-6850)是目前較全面的核電廠火災(zāi)概率安全評(píng)價(jià)方法。但 是，該方法針對(duì)核電廠主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)定量分析中，忽視了盤(pán)臺(tái)燃燒熱釋放速率的變 化、盤(pán)臺(tái)本身的結(jié)構(gòu)特征、火焰?zhèn)鞑サ戎T多因素，該方法的主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)定量分析方 法不全面。同時(shí)，在2001年，美國(guó)消防協(xié)會(huì)（National Fire Protection Association)頒布 ((Fire Protection for Light Water Reactor Electric Generating Plants)) (NFPA-805), 鼓勵(lì)現(xiàn)有核電廠采用風(fēng)險(xiǎn)指引，基于火災(zāi)性能化進(jìn)行火災(zāi)概率安全分析工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 基于此，為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種核電廠主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn) 定量分析方法和系統(tǒng)，在NUREG/CR-6850中提出的火災(zāi)概率安全評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)上，利用 場(chǎng)模型軟件分析主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)對(duì)主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的定量分析。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例采用以下技術(shù)方案：
[0005] -種核電廠主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)定量分析方法，包括如下步驟：
[0006] 分別根據(jù)不同的核電廠主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)場(chǎng)景的場(chǎng)景參數(shù)模擬主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)動(dòng) 力學(xué)過(guò)程，獲取火災(zāi)發(fā)展過(guò)程特征參數(shù)；所述場(chǎng)景系數(shù)包括火源特征參數(shù)、火源熱釋放速率 和核電廠主控室?guī)缀谓Y(jié)構(gòu)參數(shù)；
[0007] 根據(jù)所述火災(zāi)發(fā)展過(guò)程特征參數(shù)對(duì)比主控室棄置判定條件，確定在不同的所述場(chǎng) 景參數(shù)下主控室被棄置的時(shí)間；
[0008] 根據(jù)所述主控室被棄置的時(shí)間計(jì)算在不同的所述場(chǎng)景參數(shù)下火災(zāi)未被抑制的概 率；
[0009] 分別獲取與不同的所述火源熱釋放速率相對(duì)應(yīng)的火災(zāi)場(chǎng)景嚴(yán)重系數(shù)，并根據(jù)所述 火災(zāi)場(chǎng)景嚴(yán)重系數(shù)、所述火災(zāi)未被抑制的概率、不同的核電廠主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)場(chǎng)景的條件 堆芯損壞概率以及所述核電廠主控室盤(pán)臺(tái)著火頻率，獲得核電廠堆芯損壞頻率。
[0010] 以及一種核電廠主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)定量分析系統(tǒng)，包括：
[0011] 模擬模塊，分別根據(jù)不同的核電廠主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)場(chǎng)景的場(chǎng)景參數(shù)模擬主控室盤(pán) 臺(tái)火災(zāi)動(dòng)力學(xué)過(guò)程，獲取火災(zāi)發(fā)展過(guò)程特征參數(shù)；所述場(chǎng)景參數(shù)包括火源熱釋放速率和核 電廠主控室?guī)缀谓Y(jié)構(gòu)參數(shù)；
[0012] 主控室棄置判定模塊，用于根據(jù)所述火災(zāi)發(fā)展過(guò)程特征參數(shù)對(duì)比主控室棄置判定 條件，確定在不同的所述場(chǎng)景參數(shù)下主控室被棄置的時(shí)間；
[0013] 火災(zāi)未被抑制概率求算模塊，根據(jù)所述主控室被棄置的時(shí)間計(jì)算在不同的所述場(chǎng) 景參數(shù)下火災(zāi)未被抑制的概率；
[0014] 計(jì)算模塊，用于分別獲取與不同的所述火源熱釋放速率相對(duì)應(yīng)的火災(zāi)場(chǎng)景嚴(yán)重系 數(shù)，并根據(jù)所述火災(zāi)場(chǎng)景嚴(yán)重系數(shù)、所述火災(zāi)未被抑制的概率、不同的核電廠主控室盤(pán)臺(tái)火 災(zāi)場(chǎng)景的條件堆芯損壞概率以及所述核電廠主控室盤(pán)臺(tái)著火頻率，獲得核電廠堆芯損壞頻 率。
[0015] 本發(fā)明針對(duì)核電廠主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)，綜合考慮火源熱釋放速率的變化、盤(pán)臺(tái)本身 的結(jié)構(gòu)特征以及火焰?zhèn)鞑サ纫蛩兀趫?chǎng)模型軟件分析主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)動(dòng)力學(xué)過(guò)程，采用 性能化的方法，結(jié)合概率安全分析技術(shù)，定量評(píng)估核電廠主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，有利于核電 廠的防火設(shè)計(jì)。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為本發(fā)明的核電廠主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)定量分析方法在一個(gè)實(shí)施例中的流 程不意圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明中根據(jù)核電廠主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)發(fā)展過(guò)程建立的火災(zāi)場(chǎng)景事件樹(shù)；
[0018] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中利用場(chǎng)模型軟件模擬主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)場(chǎng)景的流程示意圖；
[0019] 圖4為本發(fā)明的核電廠主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)定量分析系統(tǒng)在一個(gè)實(shí)施例中的結(jié) 構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面將結(jié)合較佳實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)描述。顯然，下文所 描述的實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的 范圍。應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部?jī)?nèi)容。
[0021] 圖1是本發(fā)明的核電廠主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)定量分析方法在一個(gè)實(shí)施例中的流 程示意圖，本實(shí)施例的核電廠主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)定量分析方法可以由場(chǎng)模型軟件來(lái)執(zhí) 行。如圖1所示，本實(shí)施例中的核電廠主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)定量分析方法包括以下步驟：
[0022] 步驟S100,分別根據(jù)不同的核電廠主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)場(chǎng)景的場(chǎng)景參數(shù)模擬主控室盤(pán) 臺(tái)火災(zāi)動(dòng)力學(xué)過(guò)程，獲取火災(zāi)發(fā)展過(guò)程特征參數(shù)；所述場(chǎng)景系數(shù)包括火源特征參數(shù)、火源熱 釋放速率和核電廠主控室?guī)缀谓Y(jié)構(gòu)參數(shù)；
[0023] 步驟S200,根據(jù)所述火災(zāi)發(fā)展過(guò)程特征參數(shù)對(duì)比主控室棄置判定條件，確定在不 同的所述場(chǎng)景參數(shù)下主控室被棄置的時(shí)間；
[0024] 步驟S300,根據(jù)所述主控室被棄置的時(shí)間計(jì)算在不同的場(chǎng)景參數(shù)下火災(zāi)未被抑制 的概率；
[0025] 步驟S400,分別獲取與不同的所述火源熱釋放速率相對(duì)應(yīng)的火災(zāi)場(chǎng)景嚴(yán)重系數(shù)；
[0026] 步驟S500,根據(jù)所述火災(zāi)場(chǎng)景嚴(yán)重系數(shù)、所述火災(zāi)未被抑制的概率、不同的核電廠 主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)場(chǎng)景的條件堆芯損壞概率以及所述核電廠主控室盤(pán)臺(tái)著火頻率，獲得核電 廠堆芯損壞頻率。
[0027] 具體的，可根據(jù)核電廠主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)發(fā)展過(guò)程，建立火災(zāi)場(chǎng)景事件樹(shù)，如圖2所 示，事件樹(shù)中的事件包括：
[0028] 初始事件：主控盤(pán)臺(tái)發(fā)生火災(zāi)；
[0029] 中間事件：是否發(fā)生火災(zāi)蔓延；
[0030] 結(jié)束事件：是否棄置主控制室。
[0031] 其中，火災(zāi)蔓延是指一個(gè)主控室盤(pán)臺(tái)著火后，引起相鄰（兩邊）的盤(pán)臺(tái)發(fā)生火災(zāi)， 若火災(zāi)發(fā)生后15min未被撲滅，則認(rèn)為其發(fā)生了火災(zāi)蔓延，而火災(zāi)不蔓延是指火災(zāi)燃燒限 制在一個(gè)主控盤(pán)臺(tái)內(nèi)。
[0032] 根據(jù)上述核電廠主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)發(fā)展過(guò)程中的事件，可將核電廠主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi) 場(chǎng)景分成4類(lèi)：
[0033] 火災(zāi)場(chǎng)景1 :核電廠主控室盤(pán)臺(tái)發(fā)生火災(zāi)，發(fā)生火災(zāi)蔓延，導(dǎo)致主控制室被棄置；
[0034] 火災(zāi)場(chǎng)景2 :核電廠主控室盤(pán)臺(tái)發(fā)生火災(zāi)，發(fā)生火災(zāi)蔓延，沒(méi)有導(dǎo)致主控制室被棄 置；
[0035] 火災(zāi)場(chǎng)景3 :核電廠主控室盤(pán)臺(tái)發(fā)生火災(zāi)，未發(fā)生火災(zāi)蔓延，導(dǎo)致主控制室被棄 置；
[0036] 火災(zāi)場(chǎng)景4 :核電廠主控室盤(pán)臺(tái)發(fā)生火災(zāi)，未發(fā)生火災(zāi)蔓延，沒(méi)有導(dǎo)致主控制室被 棄置。
[0037] 因此，如圖3所示，根據(jù)上述核電廠主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)場(chǎng)景，可采用場(chǎng)模型軟件，設(shè) 置不同火災(zāi)場(chǎng)景的場(chǎng)景參數(shù)（即設(shè)置不同火災(zāi)場(chǎng)景的工況），模擬主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)動(dòng)力學(xué) 過(guò)程，獲取火災(zāi)發(fā)展過(guò)程特征參數(shù)。其中場(chǎng)景參數(shù)主要包括火源特征參數(shù)、火源熱釋放速 率和核電廠主控室?guī)缀谓Y(jié)構(gòu)參數(shù)。在一種可選的實(shí)施方式中，對(duì)場(chǎng)模型軟件中核電廠的火 源特征進(jìn)行以下限定：非蔓延火災(zāi)發(fā)展階段為12分鐘，穩(wěn)定階段為8分鐘，衰退階段為19 分鐘；蔓延火災(zāi)前15分鐘的火災(zāi)發(fā)展與非蔓延火災(zāi)相同，15分鐘后由于蔓延，火災(zāi)繼續(xù)發(fā) 展。本實(shí)施例考慮火源熱釋放速率的變化，在NUREG/CR-6850中，將火災(zāi)發(fā)展過(guò)程中穩(wěn)定階 段的火源熱釋放速率（HRR)概率密度曲線分成15個(gè)子區(qū)間，取每個(gè)區(qū)間的中間值（HRRi) 表示火災(zāi)發(fā)展過(guò)程，即在NUREG/CR-6850中給出了 15個(gè)具體的火源熱釋放速率，且每個(gè)火 源熱釋放速率對(duì)應(yīng)一個(gè)火災(zāi)場(chǎng)景嚴(yán)重系數(shù)（SF)。故在通過(guò)場(chǎng)模型軟件模擬主控室盤(pán)臺(tái)火 災(zāi)動(dòng)力學(xué)過(guò)程時(shí)，可分別就NUREG/CR-6850中給出的15個(gè)火源熱釋放速率進(jìn)行模擬。較佳 地，為了使模擬過(guò)程更貼近實(shí)際情況，場(chǎng)景參數(shù)還包括主控室的材料特征參數(shù)、主控室的機(jī) 械通風(fēng)參數(shù)以及主控室的構(gòu)件特征參數(shù)（例如主控室門(mén)、窗戶(hù)的特征參數(shù)）。
[0038] 針對(duì)各火災(zāi)場(chǎng)景的不同場(chǎng)景參數(shù)，分別通過(guò)場(chǎng)模型軟件模擬主控室盤(pán)臺(tái)火災(zāi)動(dòng)力 學(xué)過(guò)程，獲得火災(zāi)發(fā)展過(guò)程特征參數(shù)，例如火災(zāi)過(guò)程中上層熱煙氣層的溫度或高度，或者火 災(zāi)過(guò)程中的煙密度參數(shù)等。然后基于火災(zāi)發(fā)展過(guò)程特征參數(shù)，對(duì)比主控室棄置判定條件， 判斷主控室是否被棄置，并判定主控室被棄置的時(shí)間，即達(dá)到主控室環(huán)境已不適合操作員 繼續(xù)工作的條件的時(shí)間。在一種可選實(shí)施方式中，當(dāng)火災(zāi)過(guò)程中上層熱煙氣層煙溫度達(dá)到 95°C，時(shí)判定主控室棄置，并獲取火災(zāi)過(guò)程中上層熱煙氣層煙溫度達(dá)到95°C所經(jīng)歷的時(shí)間， 該時(shí)間即為主控室被棄置的時(shí)間。顯然，在主控室棄置判定條件不滿(mǎn)足時(shí)，主控室不會(huì)被棄 置。在另一種可選實(shí)施方式中，當(dāng)距離主控地板1. 8m高處的熱通量大于lkw/m2時(shí)，可判定 主控室棄置。另外，還有諸多判定標(biāo)準(zhǔn)，例如煙氣層下降到地板1. 8m以下，且煙氣層的光學(xué) 密度小于3m 1時(shí)，可判定主控室棄置。針對(duì)于不同的判定標(biāo)準(zhǔn)，可獲得相應(yīng)的主控室被棄置 的時(shí)間。
[0039] 。關(guān)于核電廠主控室盤(pán)臺(tái)著火頻率，NUREG-6850對(duì)核電廠內(nèi)典型火源的著火頻率 進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并在NUREG/CR-6850 Supplement 1中對(duì)相關(guān)的頻率進(jìn)行了修正，修正后的核 電廠主控制室盤(pán)臺(tái)的平均著火頻率為8. 24E-04,故本實(shí)施例中核電廠主控室盤(pán)臺(tái)著火頻率 可選用該值。
[0040] 在一種可選的實(shí)施方式，根據(jù)主控室被棄置的時(shí)間計(jì)算火災(zāi)未被抑制的概率時(shí)采 用以下公式：
[0041] NS = eat
[004