核電安全性分析

王佳 盧沖

【摘 要】針對核電廠軟件完整性等級為3和4的安全級系統進行安全性分析。在安全性分析的過程中，主要對系統軟件部分進行功能故障模式及影響分析，識別危險及發生的可能性，建立風險評估矩陣，確定風險等級，從而提出有效的風險控制措施，來消除或減少對系統乃至核電廠的安全影響。

【關鍵詞】軟件完整性等級；安全性分析；功能故障模式及影響分析；危險；風險評估矩陣

中圖分類號： TM623 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）05-0210-001

0 引言

核電系統作為自帶固有危險的復雜系統，完全消除全部危險是不可能的。既然無法消除所有的危險，其安全的目標就是開發具有可接受事故風險的系統。根據MIL-STD-882D對系統安全的定義：貫穿系統壽命周期各階段，在系統使用效能以及適應性、時間和費用約束下，應用工程和管理的原則、準則和技術，使系統達到可接受的事故風險。危險總是存在的，安全性分析的基本目標就是在盡可能大的范圍內識別、消除或控制、評價、記錄危險，生成風險評估矩陣，有意識地將危險發生的可能性降到可忽略的水平，從而達到挽救生命和財產損失的目的。

1 正文

本文針對核電廠的安全級儀控系統設計過程進行安全性分析。安全級儀控系統設計是制約和影響核電廠安全級儀控系統可靠性和安全性的基本要素之一，是進行核電廠安全級儀控系統自主化的重點和難點問題。因此，對核電安全級儀控系統進行安全性分析是十分必要的。在開始安全性分析前，先對安全級系統進行關鍵性分析，這里，根據項目需要，只對軟件完整性等級（SIL）為3和4的系統進行安全性分析（具體軟件完整性等級劃分參見IEEE1012標準），驗證分配的軟件完整性等級是否正確。

安全性分析是基于系統的原理和方法，識別、分析系統功能中存在的危險因素，并對其定性描述的過程。通過這個過程，能夠充分地了解、識別系統中存在的危險，預估事故發生的概率及可能產生的傷害及損失的嚴重程度，為確定哪種危險能夠通過修改系統設計或更改系統運行方式提供依據。

首先，對安全級系統功能進行失效模式及影響分析（FMEA），識別出潛在的危險及其可能發生的頻率，根據影響的功能類別，對功能故障可能帶來的最壞的危險影響等級進行劃分。核安全導則HAD102/14依據功能的安全重要性，將核電廠安全重要儀表和控制功能分成A類、B類、C類和D類四類危險，引起危險的嚴重程度也對應地分為災難性的、嚴重性的、微小的、可忽略的，兩者對應關系如表1所示：

根據每個危險出現的頻率大小分成五個不同的等級，危險可能發生的頻率如表2所示。

根據危險的嚴重度以及可能發生頻率，建立風險評估矩陣，此風險評估矩陣是定性的，即是將每個故障模式發生的可能性分成離散的級別，比較每個功能故障模式的危害程度，結合嚴重度及發生頻率，繪制風險評估矩陣，橫坐標一般為危險的嚴重度，縱坐標為危險發生的頻率。從而，確定風險的等級，如表3所示：

風險評估矩陣為系統確定改進措施的先后順序提供了依據。通過確定的風險等級，審查需求、設計及實現是否滿足安全性要求。若不滿足，提出改進措施建議，消除危險。同時，持續跟蹤系統中的危險和殘余風險。

2 總結

危險存在于核電的整個生命周期，因此，安全性分析在核電系統設計的最初階段介入，盡早開展基于事故的預防措施，并持續到系統使用壽命的終止。核電廠的安全級系統更是對安全性有著極高的要求，確保安全任務的完成，通過有意識地消除危險或降低危險，盡早采取防護措施以避免系統后期進行更改。提前發現危險并制定相應的控制措施阻止或降低其發生的可能性，從而提供整個核電廠的安全性及可靠性。