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风险指引型性能指数的研究与应用

风险指引型性能指数的研究与应用

陈世军 全雄伟

摘   要:风险指引型性能指标体系能够准确、客观评价机组的性能状态,为制定相应的管理行动提供依据。但是其由多个性能指标组成,无法对机组整体状态进行评估,也不利于开展国际、国内同行对标分析等应用,故有必要在此基础上研究出一个综合性能指数(即风险指引型性能指数)。本文在风险指引型性能指标基础上,根据阈值进行插值计算出各指标分值,再采用德尔菲法(Delphi方法)确定各性能指标的权重,最后对各指标加权分值进行求和得出机组的性能指数。通过该指数来跟踪电厂的总体性能,找出各机组的薄弱环节,为推动核电厂核安全持续改进和不断提高,优化管理水平提供支持。

关键词:风险指引型  Delphi方法  性能指数

中图分类号:TM623                                文獻标识码:A                        文章编号:1674-098X(2019)07(c)-0190-05

Abstract: The risk-informed performance indicator can accurately and objectively evaluate the performance status of the unit and provide a basis for corresponding management actions. Because it has multiple performance indicators, it is impossible to obtain an overall status indicator, and it is not possible to rank according to the operating status of the unit. Therefore, it is necessary to develop a comprehensive performance index (ie, risk-informed performance index).based on the performance indicators, this paper calculates the scores of each indicator according to the threshold value, and then uses the Delphi method to determine the weight of each performance index. Finally, the weighted scores of each index are summed to obtain the unit Performance index. The risk-informed performance index values of each unit are ranked from high to low, and the comprehensive ranking of the multi- units is determined.

Key Words: Risk-informed; Delphi method; Performance index

自2000年美国核管会(NRC)实施反应堆监督(ROP)程序来监管核电厂的安全状况以来,美国100多个核电机组取得了优秀的核安全业绩。该方法在2006年得到IAEA全球推荐,目前美、加、韩、西班牙等国家均采纳完整或部分ROP。

我国NNSA组织相关技术单位参考NRC的ROP性能指标开发了国内的性能指标体系,但NRC根据使用情况对性能指标体系做了多次升版,删除了不合理指标并加强了对缓解系统设备可靠性的监测,提高了性能指标对核电机组运行状态的准确性评估;而我国NNSA开发的性能指标体系参考的NRC性能指标版本较老,未能实时对性能指标体系进行更新,且性能指标数据采集导则可指导性较差,出现应急准备相关性能指标数值超过100%的情况。

部分核电集团结合NRC的性能指标体系和NNSA的性能指标阈值进行适应性修正建立了群厂核电机组性能监测的指标体系,并结合NRC的ROP监管方法对群厂核电机组的运行状态进行评估;目前正在建立核电机组运行状态异常的管理措施,实现核电机组状态的闭环管理,有效提升机组的核安全管理水平。

性能指标能够准确、客观评价机组的性能状态,为制定相应的管理行动提供依据;但性能指标体系由多个性能指标组成,无法进行多机组、多堆型核安全状态对标分析,有必要开发一个评估核电机组整体状态的性能指数。而WANO和INPO通过指标插值和加权组合方式计算机组的综合指标指数,得出各机组的综合指标数值,用于跟踪机组的总体性能及开展对标分析等应用。

风险指引型性能指数以ROP中的“核电厂安全状况评价指标(PIs PERFORMANCE INDICATEs)”为基础,结合德尔菲法权重因子确定方法和INPO/WANO综合性能指数的计算方法开发出的适用于集团多基地多机组风险管理的指标。

1  方法介绍

风险指引型性能指数是一个综合的风险管理指数,包括核安全、辐射安全以及电厂保卫等风险信息。根据PI指标计算方法计算出各指标的数值,再根据指标阈值线性插值计算出各指标的分值(0~100),然后采用德尔菲及历史数据权重因子确定方法确定各指标的权重因子,最后根据权重加权求和方式计算出各机组的综合分值;对于多机组的基地,采用求和平均的方式计算出基地性能指数分值;基于性能指数开展多基地、多机组对标分析,找出薄弱环节,为推动核电厂核安全持续改进和不断提高,优化管理水平提高支持。一般情况下,风险指引型性能指数值越高表明这些指标监测下区域的性能越好;指数值也会定期根据指标的变化或所关注的区域进行调整。

總体流程如图1所示,具体内容见后续介绍。

1.1 指标数据收集

指标数据收集是风险指引型性能指数分析工作的重要开始。首先根据性能指标采集导则收集各机组的运行时间、设备失效数据及不可用时间、非计划停堆或功率改变次数、应急准备等相关数据,并整理成文档保存。

1.2 性能指标计算

对收集到的指标数据,根据各指标计算方法和周期计算出各指标的实际数值。由于该综合指标是以年度为统计周期,采用如下计算规则:

统计周期为1个季度的指标,选择滚动4个季度的最大值作为该指标的年度值;

统计周期超过4个季度的,按照指标原有的计算方法计算指标年度值。

下面以MSPI指标为例,对其计算原理进行简单介绍。

MSPI主要由核电厂系统的不可用度指标(UAI)和不可靠度指标(URI)两部分组成:MSPI=UAI+URI

不可用度是在先前滚动连续的12个季度内,临界运行时系列/系统由于计划或非计划性维修或试验而不能执行其被监测功能的时间与这12个季度内临界运行的时间之比。

不可靠度是在先前滚动连续的12个季度内,系列/系统不能执行其被监测功能的概率。

基准值是对应于业界现有核电厂的不可用度和不可靠度的基准值。

1.3 权重因子确定

各指标的权重=德尔菲法确定权重×0.6+历史数据加权结果×0.4,各权重确定方法简述如下:

1.3.1 德尔菲法确定权重方法

德尔菲法也称专家调查法,是一种采用通讯方式分别将所需解决的问题单独发送到各个专家手中,征询意见,然后回收汇总全部专家的意见,并整理出综合意见。随后将该综合意见和预测问题再分别反馈给专家,再次征询意见,各专家依据综合意见修改自己原有的意见,然后再汇总。这样多次反复,逐步取得比较一致的预测结果的决策方法。

这种方法的优点主要是简便易行,具有一定科学性和实用性,可以避免会议讨论时产生的害怕权威随声附和,或固执己见,或因顾虑情面不愿与他人意见冲突等弊病;同时也可以使大家发表的意见较快收集,参加者也易接受结论,具有一定程度综合意见的客观性;其具体流程如图2所示。

采用德尔菲法背靠背选择5名执照人员和5名股份公司核安全管理人员按照1→5(不重要→重要)对性能指标进行重要性判定,再根据判定结果进行求和平局并归一化处理。

1.3.2 历史数据权重计算

统计近3年以来各指标首次出现白色及以上次数(其中,黄色按照“3个白色”统计,其他类推),最后根据统计结果加权并归一化处理。

1.3.3 指标权重因子确定

根据上述两种方法确定的各指标权重因子,再乘以各种方法的权重得出各指标最终的权重因子。

1.4 指标分值计算

通过1.2节得出各指标的数值后,结合各指标的阈值按照0~100插值计算出各性能指标的分值。采取了如下方式计算性能指标分值:

对于数值越大表征机组运行状态越差的性能指标,采取如下规则:

(1)PI>最大阈值,指标分值=0。

(2)0

(3)PI≤0,指标分值=100。

对于数值越大表征机组运行状态越好的性能指标,采取如下规则:

(1)PI>最大阈值,指标分值=100。

(2)0

(3)PI≤0,指标分值=0。

1.5 性能指数确定

根据确定的指标分值及各指标权重因子进行加权求和得出各机组的性能指数。在多个机组的核电基地中,通过均化处理各机组的性能指数得到各基地的性能指数。

例如,一个核电基地有2个核电机组,机组的性能指数分别为68.5和79.3,则基地的性能指数值为(68.5+79.3)/2=73.9。

1.6 对标分析

根据对标分析目标,可以选择以机组、核电厂、基地、核电集团等多维度进行对标分析,查找机组的薄弱环节,为推动核电厂核安全持续改进和不断提升,优化管理水平提供支持。

2  应用实例

本节采用第1节中给出的风险指引型性能指数分析方法,对2018年某核电集团在运机组的运行状态进行分析。

2.1 指标数据收集及结果计算

将定期收集的各机组性能指标数据进行梳理与汇总,并计算出2018年各机组性能指标数值。由于指标数量较多,以反应堆安全指标为例,展示其结果见表1。

2.2 权重因子确定

采用1.3节介绍的方法分别得出确定德尔菲法确定权重和历史数据权重,最后再加权得出各性能指标的最终权重值,具体结果见表2。

2.3 指标分值计算

采用1.4节介绍的方法得出各机组性能指标的分值,由于指标数量较多,以反应堆安全指标为例,展示其结果见表3。

2.4 性能指数确定及对标分析

根据1.3和1.4节介绍的方法,计算出各机组及基地的性能指数值并进行排序,其结果见表4。

按照各机组性能指数分值从大到小排名,如图3所示。

由表4和图3可以得出如下结论:

2018年某核电集团核电机组性能指数状态良好,平均值达到90.21;

有6台机组性能指数值低于平均值,尤其是A3机组离平均值较远,其主要原因为核电厂机组A3发生1起非计划功率改变、LHP运行失效及多起安全壳和辐射安全指标偏高的绿色事件。

3  结语

通过采用风险指引型性能指数对多基地多机组的风险进行量化,通过多机组多基地对标分析,可以有效查找薄弱环节,为推动核电厂核安全持续改进和不断提升,优化管理水平提供支持。

为了更好地衡量各基地机组的风险,建议后续增加异常事件重要度结果输入,使其更全面量化各机组的风险;同时不建议将该指标作为考核的要求。

参考文献

[1] Regulatory Assessment Performance Indicator Guideline, NEI 99 02 Revision7, August 2013.

[2] Detailed Description of WANO Nuclear Power Plant Performance Indicators.

[3] IAEA-TECDOC-1417.Precursor Analysis-The Use of Deterministic and PSA based Methods in the Event Investigation Process at Nuclear Power Plants[S]. 2004.

[4] NRC. Risk Assessment of Operational Events Handbook. Volume 1-Internal Events[S]. 2008.

[6] USNRC, IMC0308 Attachment3 Appendix A, Technical Basis For The At-Power Significance Determination Process.2012.

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