核电厂主控室盘台火灾风险定量分析方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及核电厂火灾概率安全评估技术领域，特别是涉及一种核电厂主控室盘 台火灾风险定量分析方法和系统。
【背景技术】
[0002] 核电厂主控室盘台火灾会导致核电厂堆芯损坏，威胁核安全。因此，核电厂主控 室盘台火灾是必须进行风险分析的火灾场景。美国核管理委员会（Nuclear Regulatory Commission)和电力研究所（Electric Power Research Institute)联合颁布的《核电厂火 灾概率安全评价方法》(NUREG/CR-6850)是目前较全面的核电厂火灾概率安全评价方法。但 是，该方法针对核电厂主控室盘台火灾风险定量分析中，忽视了盘台燃烧热释放速率的变 化、盘台本身的结构特征、火焰传播等诸多因素，该方法的主控室盘台火灾风险定量分析方 法不全面。同时，在2001年，美国消防协会（National Fire Protection Association)颁布 ((Fire Protection for Light Water Reactor Electric Generating Plants)) (NFPA-805), 鼓励现有核电厂采用风险指引，基于火灾性能化进行火灾概率安全分析工作。
【发明内容】
[0003] 基于此，为解决现有技术中的问题，本发明提供一种核电厂主控室盘台火灾风险 定量分析方法和系统，在NUREG/CR-6850中提出的火灾概率安全评价方法的基础上，利用 场模型软件分析主控室盘台火灾场景，实现对主控室盘台火灾风险的定量分析。
[0004] 为实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：
[0005] -种核电厂主控室盘台火灾风险定量分析方法，包括如下步骤：
[0006] 分别根据不同的核电厂主控室盘台火灾场景的场景参数模拟主控室盘台火灾动 力学过程，获取火灾发展过程特征参数；所述场景系数包括火源特征参数、火源热释放速率 和核电厂主控室几何结构参数；
[0007] 根据所述火灾发展过程特征参数对比主控室弃置判定条件，确定在不同的所述场 景参数下主控室被弃置的时间；
[0008] 根据所述主控室被弃置的时间计算在不同的所述场景参数下火灾未被抑制的概 率；
[0009] 分别获取与不同的所述火源热释放速率相对应的火灾场景严重系数，并根据所述 火灾场景严重系数、所述火灾未被抑制的概率、不同的核电厂主控室盘台火灾场景的条件 堆芯损坏概率以及所述核电厂主控室盘台着火频率，获得核电厂堆芯损坏频率。
[0010] 以及一种核电厂主控室盘台火灾风险定量分析系统，包括：
[0011] 模拟模块，分别根据不同的核电厂主控室盘台火灾场景的场景参数模拟主控室盘 台火灾动力学过程，获取火灾发展过程特征参数；所述场景参数包括火源热释放速率和核 电厂主控室几何结构参数；
[0012] 主控室弃置判定模块，用于根据所述火灾发展过程特征参数对比主控室弃置判定 条件，确定在不同的所述场景参数下主控室被弃置的时间；
[0013] 火灾未被抑制概率求算模块，根据所述主控室被弃置的时间计算在不同的所述场 景参数下火灾未被抑制的概率；
[0014] 计算模块，用于分别获取与不同的所述火源热释放速率相对应的火灾场景严重系 数，并根据所述火灾场景严重系数、所述火灾未被抑制的概率、不同的核电厂主控室盘台火 灾场景的条件堆芯损坏概率以及所述核电厂主控室盘台着火频率，获得核电厂堆芯损坏频 率。
[0015] 本发明针对核电厂主控室盘台火灾，综合考虑火源热释放速率的变化、盘台本身 的结构特征以及火焰传播等因素，基于场模型软件分析主控室盘台火灾动力学过程，采用 性能化的方法，结合概率安全分析技术，定量评估核电厂主控室盘台火灾风险，有利于核电 厂的防火设计。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明的核电厂主控室盘台火灾风险定量分析方法在一个实施例中的流 程不意图；
[0017] 图2为本发明中根据核电厂主控室盘台火灾发展过程建立的火灾场景事件树；
[0018] 图3为本发明实施例中利用场模型软件模拟主控室盘台火灾场景的流程示意图；
[0019] 图4为本发明的核电厂主控室盘台火灾风险定量分析系统在一个实施例中的结 构示意图。
【具体实施方式】
[0020] 下面将结合较佳实施例及附图对本发明的内容作进一步详细描述。显然，下文所 描述的实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普 通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的 范围。应当说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
[0021] 图1是本发明的核电厂主控室盘台火灾风险定量分析方法在一个实施例中的流 程示意图，本实施例的核电厂主控室盘台火灾风险定量分析方法可以由场模型软件来执 行。如图1所示，本实施例中的核电厂主控室盘台火灾风险定量分析方法包括以下步骤：
[0022] 步骤S100,分别根据不同的核电厂主控室盘台火灾场景的场景参数模拟主控室盘 台火灾动力学过程，获取火灾发展过程特征参数；所述场景系数包括火源特征参数、火源热 释放速率和核电厂主控室几何结构参数；
[0023] 步骤S200,根据所述火灾发展过程特征参数对比主控室弃置判定条件，确定在不 同的所述场景参数下主控室被弃置的时间；
[0024] 步骤S300,根据所述主控室被弃置的时间计算在不同的场景参数下火灾未被抑制 的概率；
[0025] 步骤S400,分别获取与不同的所述火源热释放速率相对应的火灾场景严重系数；
[0026] 步骤S500,根据所述火灾场景严重系数、所述火灾未被抑制的概率、不同的核电厂 主控室盘台火灾场景的条件堆芯损坏概率以及所述核电厂主控室盘台着火频率，获得核电 厂堆芯损坏频率。
[0027] 具体的，可根据核电厂主控室盘台火灾发展过程，建立火灾场景事件树，如图2所 示，事件树中的事件包括：
[0028] 初始事件：主控盘台发生火灾；
[0029] 中间事件：是否发生火灾蔓延；
[0030] 结束事件：是否弃置主控制室。
[0031] 其中，火灾蔓延是指一个主控室盘台着火后，引起相邻（两边）的盘台发生火灾， 若火灾发生后15min未被扑灭，则认为其发生了火灾蔓延，而火灾不蔓延是指火灾燃烧限 制在一个主控盘台内。
[0032] 根据上述核电厂主控室盘台火灾发展过程中的事件，可将核电厂主控室盘台火灾 场景分成4类：
[0033] 火灾场景1 :核电厂主控室盘台发生火灾，发生火灾蔓延，导致主控制室被弃置；
[0034] 火灾场景2 :核电厂主控室盘台发生火灾，发生火灾蔓延，没有导致主控制室被弃 置；
[0035] 火灾场景3 :核电厂主控室盘台发生火灾，未发生火灾蔓延，导致主控制室被弃 置；
[0036] 火灾场景4 :核电厂主控室盘台发生火灾，未发生火灾蔓延，没有导致主控制室被 弃置。
[0037] 因此，如图3所示，根据上述核电厂主控室盘台火灾场景，可采用场模型软件，设 置不同火灾场景的场景参数（即设置不同火灾场景的工况），模拟主控室盘台火灾动力学 过程，获取火灾发展过程特征参数。其中场景参数主要包括火源特征参数、火源热释放速 率和核电厂主控室几何结构参数。在一种可选的实施方式中，对场模型软件中核电厂的火 源特征进行以下限定：非蔓延火灾发展阶段为12分钟，稳定阶段为8分钟，衰退阶段为19 分钟；蔓延火灾前15分钟的火灾发展与非蔓延火灾相同，15分钟后由于蔓延，火灾继续发 展。本实施例考虑火源热释放速率的变化，在NUREG/CR-6850中，将火灾发展过程中稳定阶 段的火源热释放速率（HRR)概率密度曲线分成15个子区间，取每个区间的中间值（HRRi) 表示火灾发展过程，即在NUREG/CR-6850中给出了 15个具体的火源热释放速率，且每个火 源热释放速率对应一个火灾场景严重系数（SF)。故在通过场模型软件模拟主控室盘台火 灾动力学过程时，可分别就NUREG/CR-6850中给出的15个火源热释放速率进行模拟。较佳 地，为了使模拟过程更贴近实际情况，场景参数还包括主控室的材料特征参数、主控室的机 械通风参数以及主控室的构件特征参数（例如主控室门、窗户的特征参数）。
[0038] 针对各火灾场景的不同场景参数，分别通过场模型软件模拟主控室盘台火灾动力 学过程，获得火灾发展过程特征参数，例如火灾过程中上层热烟气层的温度或高度，或者火 灾过程中的烟密度参数等。然后基于火灾发展过程特征参数，对比主控室弃置判定条件， 判断主控室是否被弃置，并判定主控室被弃置的时间，即达到主控室环境已不适合操作员 继续工作的条件的时间。在一种可选实施方式中，当火灾过程中上层热烟气层烟温度达到 95°C，时判定主控室弃置，并获取火灾过程中上层热烟气层烟温度达到95°C所经历的时间， 该时间即为主控室被弃置的时间。显然，在主控室弃置判定条件不满足时，主控室不会被弃 置。在另一种可选实施方式中，当距离主控地板1. 8m高处的热通量大于lkw/m2时，可判定 主控室弃置。另外，还有诸多判定标准，例如烟气层下降到地板1. 8m以下，且烟气层的光学 密度小于3m 1时，可判定主控室弃置。针对于不同的判定标准，可获得相应的主控室被弃置 的时间。
[0039] 。关于核电厂主控室盘台着火频率，NUREG-6850对核电厂内典型火源的着火频率 进行了统计，并在NUREG/CR-6850 Supplement 1中对相关的频率进行了修正，修正后的核 电厂主控制室盘台的平均着火频率为8. 24E-04,故本实施例中核电厂主控室盘台着火频率 可选用该值。
[0040] 在一种可选的实施方式，根据主控室被弃置的时间计算火灾未被抑制的概率时采 用以下公式：
[0041] NS = eat
[004