概率安全/可靠性软件开发及应用
胡丽琴
中国科学院 核能安全技术研究所 中国科学技术大学
E-mail：liqin.hu@
课程目的： 1. 计算机编程是一种基本技能（如英语四六级、驾照） 2. 挑战自己 ，增加自信（非计算机专业的人也能编程） 3. 掌握核电站概率安全建模、计算、分析的方法
确定系统所有潜在的事故，并计算其发生频率 识别设计中的缺陷、评价不同的设计选择方案 识别各系统和部件的重要性 为系统的运行、维修和决策提供依据
国家环保局 — 核电站在建造运行前必须提交概率安全分析报告
PSA软件是进行PSA分析的基本工具
国内外相关软件发展现状
软件名称 RiskSpectrum CAFTA Relex ITEM FTREX 国家 瑞典 美国 美国 美国 韩国
• 2020年：在运5800万千瓦，在建3000万千瓦
目前现状：
• 在运15台机组，装机容量~1250万千瓦 • 在建26台机组，装机容量~2760万千瓦
未来三年：
• 平均每年新建7台百万千瓦机组，装机超过2000万千瓦
• 截至2011年底，已有~21台机组获得国家发改委同意前期工作
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国家核安全规划（2011-2020）
国际软件不能满足中国核电发展的需要:
通用软件 难以适合设计和分析各自特殊要求 没有产权 没有源码，难以二次开发 费用昂贵 初次购买费＋年维护费＋升级费
研发自主知识产权的PSA软件势在必行
国家核电中长期发展规划（2011-2020）
2012年10月24日国务院常务会议通过
规划目标：
T = C1+C2+C3+C4 (C1=X1X2, C2=X1X3, C3=X2X3, C4=X4X5, p =0.1) P(T)=P(C1)+P(C2)+P(C3)+P(C4)-P(C1C2)-P(C1C3)-P(C1C4)-P(C2C3)P(C2C4)-P(C3C4)+P(C1C2C3)+P(C1C2C4)+P(C2C3C4)-P(C1C2C3C4) = ……
软件开发
建模分析
考试周
第2 周 第3 周 第4 周 第5 周 第6 周 第7 周 第8 周 第9 周 第10周 第11周 第12周 第13周 第14周 第15周 第16周 第17周 第18周
3.5 3.12 3.19 3.26 4.2 4.9 4.16 4.23 4.30 5.7 5.14 5.21 5.28 6.4 6.11 6.18 6.25
7
PSA软件研发： 国家中长期科技发展规划纲要（16个科技专项）（2006年通 过版），核电关键设计软件自主化技术研究项目，2012年立 项，2013年正式启动 核安全规划五项重点工程，投资 ~798亿，其中科技研发创新 工程150-200亿，PSA软件是重要内容之一，正在具体细化
内容
周数
日期
考核方式




任意一颗故障树由有限数量的最小割集组成 最小割集中所含底事件的数目称为最小割集的阶数 阶数越小的最小割集越重要（各底事件概率较小，相互差别不大时） 低阶最小割集中出现的底事件比高阶最小割集中的底事件重要 不同最小割集中重复出现的次数越多的底事件越重要 核电厂满足单一失效准则，意味着不允许出现一阶最小割集
PAS建模分析题目
对象：某核电站的系统流程图（10个，每组1个） 工具：RiskA 内容： （1）故障树建模 （2）进行最小割集和顶事件概率计算 （3）基本事件重要度排序
割集与最小割集
割集：故障树底事件集合的一个子集合，该子集的所有底事件发生， 则顶事件必定发生。
最小割集：是割集集合的一个子集，底事件数量不能再减少的割集，即 如果在割集中任意去掉一个底事件后，剩下的事件集合不再是割集。
《核安全与放射性污染防治“十二五”规划及2020年远景目标》
再次强调：
核安全是核能与核技术利用事业发展的生命线 加大研究费用的投入力度，纳入国家科技发展管理体系 促进核安全的人才培训，加大人才培养力度
五项重点工程，投资 ~798亿
• 核安全改进工程 • 放射性污染治理工程 • 科技研发创新工程 （核安全技术研发能力建设、核安全技术研究项目） • 事故应急保障工程 • 监管能力建设工程
到课20分 软件开发 40分 模型建立40分
编程题目
题目1：根据割集计算基本事件的FV部件重要度 输入：割集文件，基本事件概率值文件 输出：总失效概率，最小割集，基本事件FV部件重要度列表（从大到小 排序） 题目2：根据割集计算基本事件的RAW重要度 输入：割集文件，基本事件概率值文件 输出：总失效概率，最小割集，基本事件RAW重要度列表（从大到小排 序） 题目3：根据割集、敏感因子对基本事件进行敏感性分析 输入：割集文件，基本事件概率值文件、敏感因子 输出：总失效概率，最小割集，敏感因子，基本事件敏感度列表（从大到 小排序）
参考书目：
数据结构 C语言教程 核电厂概率安全分析及其应用（原子能出版社）
课程背景
概率安全分析 ( PSA ) ：
20世纪70年代后期, 定量的工程安全评价方法。该方法先确定系 统所有潜在的事故，求出各种事故发生的概率，结合事故的后果来 计算风险，以风险的大小确定系统的安全程度。
PSA主要目的：
割集 -> 最小割集
• 交换律： a+b=b+a • 等幂律： a+a=a a· a=a • 吸收律： a+a· b=a
TOP= X1 X3 + X2 X3 X3+ X4 X1 +X4 X2 X3 = X1 X3 + X2 X3+ X1 X4+ X2 X3 X4
= X1 X3+ X2 X3+ X1 X4
求解顶事件概率
由底事件概率计算顶事件的发生概率
T C1 C2 Cn 精确计算：
P(t ) P(Ci ) P(Ci C j ) P(Ci C jCk ) (1) N1 P(C1 , C2 ,C N )
i 1 i 1 ji 1 i 1 ji 1k j1 N N 1 N N 2 N 1 N