核電廠D-RAP數(shù)據(jù)庫設(shè)計

吳 杰， 劉海濱， 胡軍濤， 花語超

(上海核工程研究設(shè)計院， 上海 200233)

核電技術(shù)

核電廠D-RAP數(shù)據(jù)庫設(shè)計

吳 杰， 劉海濱， 胡軍濤， 花語超

(上海核工程研究設(shè)計院， 上海 200233)

為保障核電廠的有效安全運行，保證設(shè)備的可靠性，通過分析設(shè)計可靠性保證大綱(D-RAP)的流程和主要步驟，設(shè)計了管理D-RAP過程中文件、數(shù)據(jù)、信息的D-RAP數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫能夠輔助運行經(jīng)驗(OPEX)報告的定量化評估，并將評估過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和文件儲存在數(shù)據(jù)庫中；考慮了概率安全分析(PSA)相關(guān)軟件接口，為PSA分析以及電廠運行的風(fēng)險監(jiān)測提供數(shù)據(jù)輸入；將D-RAP設(shè)備相關(guān)的信息、文件、數(shù)據(jù)、報告等內(nèi)容進(jìn)行整合關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)方便查詢，并能整合打包作為O-RAP的輸入。

設(shè)計可靠性保證大綱； 數(shù)據(jù)庫； 運行經(jīng)驗報告； 概率安全分析

可靠性保證大綱簡稱RAP，是一種正式的管理體系。以首次裝料為界，可分為設(shè)計可靠性保證大綱(D-RAP)和運行可靠性保證大綱(O-RAP)[1]。早在1988年，美國核管會(NRC)就開始考慮可靠性保證問題；1996年國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)啟動了可靠性保證大綱的開發(fā)，并于2001年發(fā)布了IAEA-TECDOC-1264《先進(jìn)輕水反應(yīng)堆可靠性保證大綱指南》?？煽啃员ＷC大綱越來越受到行業(yè)重視并逐步得到應(yīng)用。第三代核電在設(shè)計之初就考慮并執(zhí)行D-RAP。D-RAP是電廠設(shè)計過程的一個有機(jī)組成部分，其執(zhí)行目的是保證電廠設(shè)計的可靠性，并保證概率安全評價(PSA)中所做的重要可靠性假設(shè)在電廠壽期內(nèi)的有效性。其中對運行經(jīng)驗(OPEX)報告的評估是執(zhí)行和落實D-RAP的重要環(huán)節(jié)，既是驗證核電廠PSA中所用的可靠性假設(shè)的重要手段，也是保證D-RAP整個工作的完整性和有效性的重要保證。

D-RAP環(huán)節(jié)牽涉到各個方面，其中產(chǎn)生的文件、數(shù)據(jù)、信息等繁多，為了更好地管理D-RAP數(shù)據(jù)、文件和資料，并采用程序化流程對OPEX報告進(jìn)行完整、準(zhǔn)確、有效的評估，實現(xiàn)D-RAP相關(guān)可靠性數(shù)據(jù)與設(shè)備信息、報告信息的關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)資源的整合，需要設(shè)計開發(fā)D-RAP數(shù)據(jù)庫。

1 概念設(shè)計

D-RAP數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計構(gòu)架見圖1，圖中反映了D-RAP數(shù)據(jù)庫的組成部分及相互關(guān)系?；贒-RAP的考慮和需求，設(shè)計的D-RAP數(shù)據(jù)庫儲存和管理的內(nèi)容包含三部分：D-RAP數(shù)據(jù)、相關(guān)聯(lián)文件和相關(guān)信息。D-RAP數(shù)據(jù)分為：通用數(shù)據(jù)、供應(yīng)商數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)和計算數(shù)據(jù)分析結(jié)果。相關(guān)聯(lián)文件包含：設(shè)備規(guī)范書、數(shù)據(jù)表、系統(tǒng)說明書、OPEX報告、對OPEX報告的評估報告。相關(guān)聯(lián)信息包括：物項定位碼、設(shè)備編碼、發(fā)電可靠性分級。上述內(nèi)容是考慮分析了現(xiàn)階段D-RAP所關(guān)注的部分并結(jié)合了需求分析給出的包含在D-RAP數(shù)據(jù)庫中的全部要素。其中供應(yīng)商數(shù)據(jù)可用于核電廠運行早期缺乏運行數(shù)據(jù)的情況下風(fēng)險監(jiān)測器的數(shù)據(jù)輸入，提高風(fēng)險監(jiān)測器計算的準(zhǔn)確性。供應(yīng)商數(shù)據(jù)作為PSA分析的數(shù)據(jù)輸入，用以進(jìn)行定量化分析，分析的結(jié)果用以評價供應(yīng)商設(shè)備是否達(dá)到要求。供應(yīng)商數(shù)據(jù)、計算數(shù)據(jù)分析結(jié)果和關(guān)聯(lián)文件和信息作為核電廠O-RAP的輸入，為電廠運行期間D-RAP設(shè)備的試驗、維修等提供必要的信息。O-RAP階段記錄下D-RAP設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，從而反饋驗證供應(yīng)商數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確合理。

圖1 D-RAP數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計構(gòu)架

2 功能設(shè)計

2.1 文件、數(shù)據(jù)、信息關(guān)聯(lián)

D-RAP數(shù)據(jù)庫支持同一設(shè)備相關(guān)文件和數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，知道其中一種信息就能方便地查詢到關(guān)聯(lián)的其他文件、信息和數(shù)據(jù)，并且支持關(guān)聯(lián)關(guān)系的建立、修改、刪除等操作。

文件、數(shù)據(jù)和信息的關(guān)聯(lián)關(guān)系見圖2。

圖2 數(shù)據(jù)、文件、信息關(guān)聯(lián)關(guān)系圖

D-RAP數(shù)據(jù)庫中所存儲和管理的內(nèi)容將基于物項定位碼(代表特定的一類或一個物項的編碼)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。設(shè)備規(guī)范書是系統(tǒng)設(shè)計人員根據(jù)該設(shè)備的性能要求等向采購方提交的設(shè)計文件，與物項定位碼一對一關(guān)系；數(shù)據(jù)表是針對每一設(shè)備編寫的數(shù)據(jù)化要求表格，與物項定位碼一對一關(guān)系；一個系統(tǒng)包含多個設(shè)備，因此系統(tǒng)說明書與物項定位碼是多對一關(guān)系；初步/最終OPEX報告是設(shè)備供應(yīng)商提供的包含供應(yīng)商數(shù)據(jù)的設(shè)備運行經(jīng)驗報告，與物項定位碼是一對一關(guān)系；初步/最終OPEX報告的評估報告與定位碼是一對一關(guān)系；OPEX報告中的供應(yīng)商數(shù)據(jù)將包含各種參數(shù)，因此供應(yīng)商數(shù)據(jù)與物項定位碼是多對一關(guān)系；通用數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)和評估過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與供應(yīng)商數(shù)據(jù)是一對一關(guān)系；發(fā)電可靠性分級與物項定位碼是一對一關(guān)系；同一類設(shè)備在電廠中可能會有多個，因此具體的設(shè)備編碼與物項定位碼是多對一關(guān)系。

2.2 可靠性數(shù)據(jù)管理

2.2.1 通用數(shù)據(jù)管理

通用數(shù)據(jù)支持采用NUREG/CR-6928[2]和國內(nèi)發(fā)布的《中國核電廠設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)報告》[3]等多種數(shù)據(jù)源，支持通用數(shù)據(jù)的錄入、修改、刪除等操作。支持通用數(shù)據(jù)查詢，支持模糊搜索，并可查詢關(guān)聯(lián)的文件和數(shù)據(jù)。通用數(shù)據(jù)需要D-RAP數(shù)據(jù)庫管理員權(quán)限進(jìn)行錄入、修改和刪除操作，普通用戶只能查詢和搜索。

2.2.2 供應(yīng)商數(shù)據(jù)管理

供應(yīng)商提供的OPEX報告中包含設(shè)備的可靠性數(shù)據(jù)，OPEX報告文件到達(dá)之后，將其中的供應(yīng)商數(shù)據(jù)錄入到數(shù)據(jù)庫中。支持供應(yīng)商數(shù)據(jù)的錄入、修改、刪除操作。支持將供應(yīng)商數(shù)據(jù)導(dǎo)出成RSA文件(PSA分析軟件Risk Spectrum的文件格式，RSA為后綴名)，可導(dǎo)入Risk Spectrum和Risk Monitor(風(fēng)險監(jiān)測器[4-5])程序進(jìn)行計算，支持查詢相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)和文件。Risk Monitor是電廠運行階段進(jìn)行風(fēng)險監(jiān)測的軟件，在運行初期階段，電廠沒有運行數(shù)據(jù)，一般采用通用數(shù)據(jù)。將D-RAP數(shù)據(jù)庫中的設(shè)備供應(yīng)商數(shù)據(jù)導(dǎo)入Risk Monitor，能較準(zhǔn)確地反映電廠設(shè)備實際的失效率數(shù)據(jù)，從而提高計算準(zhǔn)確度。Risk Monitor及其計算引擎由筆者所在單位自主研發(fā)成功，容易實現(xiàn)軟件接口。

2.2.3 運行數(shù)據(jù)管理

電廠投入運行，D-RAP設(shè)備會產(chǎn)生運行數(shù)據(jù)，支持運行數(shù)據(jù)的錄入、修改、刪除操作，支持查詢關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)和文件，其中運行數(shù)據(jù)的處理參考NUREG/CR-6823[6]。

2.3 OPEX報告評估

OPEX報告的評估流程見圖3。

圖3 OPEX報告評估流程圖

OPEX報告的評估主要分為兩部分：設(shè)備設(shè)計人員的定性評估，PSA分析人員針對供應(yīng)商數(shù)據(jù)的定量評估。D-RAP數(shù)據(jù)庫按照上述流程對OPEX報告評估進(jìn)行流程化管理，輔助PSA人員進(jìn)行定量化評估。

其中供應(yīng)商數(shù)據(jù)預(yù)評估實現(xiàn)自動化，預(yù)評估是將供應(yīng)商數(shù)據(jù)與通用數(shù)據(jù)進(jìn)行比較給出初步結(jié)論和建議。供應(yīng)商數(shù)據(jù)設(shè)為b，通用數(shù)據(jù)設(shè)為a，比較區(qū)間和初步結(jié)論、建議見表1。

表1 可靠性數(shù)據(jù)預(yù)評估

數(shù)據(jù)導(dǎo)入PSA模型進(jìn)行風(fēng)險重要度計算，是指將D-RAP設(shè)備供應(yīng)商提供的失效率數(shù)據(jù)輸入到PSA模型中進(jìn)行計算，PSA模型分析采用Risk Spectrum程序。Risk Spectrum軟件的《ASCII Format User Manual》文件中給出了RSA文件的格式和導(dǎo)入命令格式，方便將供應(yīng)商數(shù)據(jù)導(dǎo)出成RSA文件，從而導(dǎo)入到Risk Spectrum軟件中進(jìn)行風(fēng)險計算，避免了人工進(jìn)行大量手動輸入可能產(chǎn)生的錯誤。

本系統(tǒng)中使用的OPEX報告評價方法主要是基于RG1.174[7]基礎(chǔ)上改進(jìn)的OPEX報告定量評價方法[8]。

2.4 統(tǒng)計查詢

2.4.1 綜合查詢

文件之間和數(shù)據(jù)之間的從屬關(guān)系復(fù)雜，因此需要支持多種索引查找相關(guān)文件，支持電廠→機(jī)組→初步/最終OPEX報告→OPEX關(guān)聯(lián)文件→對應(yīng)數(shù)據(jù)，支持供應(yīng)商→機(jī)組→初步/最終OPEX報告→OPEX關(guān)聯(lián)文件→對應(yīng)數(shù)據(jù)等，多條高級查找路線，并支持關(guān)鍵字搜索，支持模糊搜索，支持排序。

2.4 2 完成情況統(tǒng)計

統(tǒng)計OPEX報告評審進(jìn)度，完成情況，以圖表形式呈現(xiàn)。

2.4.3 OPEX報告情況

統(tǒng)計OPEX報告的整體情況，包括提交的比例，包含數(shù)據(jù)的比例，以圖表形式呈現(xiàn)，并能將初步OPEX報告和最終OPEX報告進(jìn)行對比。

2.4.4 引起風(fēng)險增量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計

按照風(fēng)險增量的區(qū)間進(jìn)行統(tǒng)計，反映風(fēng)險增量在區(qū)間Ⅰ、區(qū)間Ⅱ、區(qū)間Ⅲ的比例，并以圖表形式呈現(xiàn)，并對比初步與最終OPEX報告。按照電廠機(jī)組和按照供應(yīng)商兩種情況統(tǒng)計。

2.4.5 與通用數(shù)據(jù)比較情況統(tǒng)計

統(tǒng)計供應(yīng)商數(shù)據(jù)與運行數(shù)據(jù)mean值比值所在區(qū)間，比較初步與最終OPEX報告的不同。

2.4.6 供應(yīng)商統(tǒng)計情況查詢

統(tǒng)計同一供應(yīng)商，其供貨的機(jī)組列表、供貨的設(shè)備列表以及分析結(jié)果和建議。

2.5 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理包括：用戶管理、系統(tǒng)參數(shù)管理、權(quán)限管理、日志管理、數(shù)據(jù)庫備份與恢復(fù)、數(shù)據(jù)打包導(dǎo)出。

其中“數(shù)據(jù)打包導(dǎo)出”功能是：單個電廠的供應(yīng)商數(shù)據(jù)、通用數(shù)據(jù)、分析過程中的計算數(shù)據(jù)，分析報告，以及關(guān)聯(lián)的文件、信息可打包導(dǎo)出作為該電廠O-RAP的數(shù)據(jù)輸入。

3 結(jié)語

OPEX報告的定量化評估和D-RAP數(shù)據(jù)庫的研究和設(shè)計存在研究空白。筆者結(jié)合OPEX報告定量化分析的方法和步驟，設(shè)計D-RAP數(shù)據(jù)庫，輔助OPEX報告定量化評估，并存儲評估過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和文件?？紤]了與PSA相關(guān)軟件接口，為PSA分析以及為電廠運行期間的風(fēng)險監(jiān)測提供數(shù)據(jù)輸入。將D-RAP設(shè)備相關(guān)的信息、文件、數(shù)據(jù)、報告等內(nèi)容進(jìn)行整合關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)方便查詢，并能整合打包作為O-RAP的輸入。該D-RAP數(shù)據(jù)庫能滿足目前D-RAP階段的需求。筆者所設(shè)計的D-RAP數(shù)據(jù)庫已進(jìn)入開發(fā)階段，將開發(fā)成軟件，投入到管理D-RAP數(shù)據(jù)和文件信息中，并輔助完成OPEX報告的評估等工作，在設(shè)計階段把控核電廠設(shè)備可靠性，為核電廠的有效運行、安全運行提供保障。未來D-RAP若有更多的需求和應(yīng)用，將對D-RAP數(shù)據(jù)庫進(jìn)行升級，以滿足D-RAP階段的需求。

[1]InternationalAtomicEnergyAgency.Reliabilityassuranceprogrammeguidebookforadvancedlightwaterreactors[R].Vienna:NuclearPowerTechnologyDevelopmentSectionInternationalAtomicEnergyAgency, 2001.

[2]EIDESA,WIERMANTE,GENTILLONCD,etal.NUREG/CR-6928,Industry-averageperformanceforcomponentsandinitiatingeventsatU.S.commercialnuclearpowerplants[R].WashingtonDC:U.S.NuclearRegulatoryCommission, 2007.

[3] 國家核安全局. 中國核電廠設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)報告[R]. 2015版.北京: 國家核安全局,2015.

[4] 高巍,張琴芳. 核電廠風(fēng)險監(jiān)測器系統(tǒng)開發(fā)[J]. 原子能科學(xué)技術(shù),2012,46(11): 1362-1367.

[5] 高巍,張琴芳. 基于二叉決策圖的故障樹求解法[J]. 核技術(shù),2011,34(10): 791-795.

[6]ATWOODCL,LACHANCEJL,MARTZHF,etal.NUREG/CR-6823,Handbookofparameterestimationforprobabilisticriskassessment[R].WashingtonDC:U.S.NuclearRegulatoryCommission, 2003.

[7]U.S.NuclearRegulatoryCommission.RG1.174,Anapproachforusingprobabilisticriskassessmentinrisk-informeddecisionsonplant-specificchangestothelicensingbasis[R].WashingtonDC:U.S.NuclearRegulatoryCommission, 1998.

[8] 吳杰,胡軍濤,卓鈺鋮. 核電廠運行經(jīng)驗報告的定量評估方法[J]. 發(fā)電設(shè)備,2016,30(5): 314-318,341.

Design of Nuclear Power Plant D-RAP Database

Wu Jie, Liu Haibin, Hu Juntao, Hua Yuchao

(Shanghai Nuclear Engineering Research & Design Institute, Shanghai 200233, China)

By analyzing the procedure and main steps of design reliability assurance program (D-RAP), a D-RAP database has been designed to manage the documents, data and information formed during the implementation of D-RAP. The database can assist analysts to quantitatively evaluate the operating experience (OPEX) report and record the documents and data obtained during evaluation. Taking account of the software interface for probabilistic safety assessment (PSA), the database is able to provide data inputs for PSA analysis and risk monitoring in power plant operation. The documents, data and information related to D-RAP equipment can be inquired conveniently and packaged as O-RAP inputs, which are linked with each other in the database.

D-RAP; database; OPEX report; PSA

2016-02-17；

2016-03-24

吳 杰(1990—)，男，在讀碩士研究生，研究方向為概率安全分析。

E-mail: wujie@snerdi.com.cn

TL364.5

A

1671-086X(2017)01-0026-04