核电厂D-RAP数据库设计

吴 杰， 刘海滨， 胡军涛， 花语超

(上海核工程研究设计院， 上海 200233)

核电技术

核电厂D-RAP数据库设计

吴 杰， 刘海滨， 胡军涛， 花语超

(上海核工程研究设计院， 上海 200233)

为保障核电厂的有效安全运行，保证设备的可靠性，通过分析设计可靠性保证大纲(D-RAP)的流程和主要步骤，设计了管理D-RAP过程中文件、数据、信息的D-RAP数据库。该数据库能够辅助运行经验(OPEX)报告的定量化评估，并将评估过程中产生的数据和文件储存在数据库中；考虑了概率安全分析(PSA)相关软件接口，为PSA分析以及电厂运行的风险监测提供数据输入；将D-RAP设备相关的信息、文件、数据、报告等内容进行整合关联，实现方便查询，并能整合打包作为O-RAP的输入。

设计可靠性保证大纲； 数据库； 运行经验报告； 概率安全分析

可靠性保证大纲简称RAP，是一种正式的管理体系。以首次装料为界，可分为设计可靠性保证大纲(D-RAP)和运行可靠性保证大纲(O-RAP)[1]。早在1988年，美国核管会(NRC)就开始考虑可靠性保证问题；1996年国际原子能机构(IAEA)启动了可靠性保证大纲的开发，并于2001年发布了IAEA-TECDOC-1264《先进轻水反应堆可靠性保证大纲指南》。可靠性保证大纲越来越受到行业重视并逐步得到应用。第三代核电在设计之初就考虑并执行D-RAP。D-RAP是电厂设计过程的一个有机组成部分，其执行目的是保证电厂设计的可靠性，并保证概率安全评价(PSA)中所做的重要可靠性假设在电厂寿期内的有效性。其中对运行经验(OPEX)报告的评估是执行和落实D-RAP的重要环节，既是验证核电厂PSA中所用的可靠性假设的重要手段，也是保证D-RAP整个工作的完整性和有效性的重要保证。

D-RAP环节牵涉到各个方面，其中产生的文件、数据、信息等繁多，为了更好地管理D-RAP数据、文件和资料，并采用程序化流程对OPEX报告进行完整、准确、有效的评估，实现D-RAP相关可靠性数据与设备信息、报告信息的关联，实现资源的整合，需要设计开发D-RAP数据库。

1 概念设计

D-RAP数据库的概念设计构架见图1，图中反映了D-RAP数据库的组成部分及相互关系。基于D-RAP的考虑和需求，设计的D-RAP数据库储存和管理的内容包含三部分：D-RAP数据、相关联文件和相关信息。D-RAP数据分为：通用数据、供应商数据、运行数据和计算数据分析结果。相关联文件包含：设备规范书、数据表、系统说明书、OPEX报告、对OPEX报告的评估报告。相关联信息包括：物项定位码、设备编码、发电可靠性分级。上述内容是考虑分析了现阶段D-RAP所关注的部分并结合了需求分析给出的包含在D-RAP数据库中的全部要素。其中供应商数据可用于核电厂运行早期缺乏运行数据的情况下风险监测器的数据输入，提高风险监测器计算的准确性。供应商数据作为PSA分析的数据输入，用以进行定量化分析，分析的结果用以评价供应商设备是否达到要求。供应商数据、计算数据分析结果和关联文件和信息作为核电厂O-RAP的输入，为电厂运行期间D-RAP设备的试验、维修等提供必要的信息。O-RAP阶段记录下D-RAP设备的运行数据，从而反馈验证供应商数据是否准确合理。

图1 D-RAP数据库概念设计构架

2 功能设计

2.1 文件、数据、信息关联

D-RAP数据库支持同一设备相关文件和数据的关联，知道其中一种信息就能方便地查询到关联的其他文件、信息和数据，并且支持关联关系的建立、修改、删除等操作。

文件、数据和信息的关联关系见图2。

图2 数据、文件、信息关联关系图

D-RAP数据库中所存储和管理的内容将基于物项定位码(代表特定的一类或一个物项的编码)进行关联。设备规范书是系统设计人员根据该设备的性能要求等向采购方提交的设计文件，与物项定位码一对一关系；数据表是针对每一设备编写的数据化要求表格，与物项定位码一对一关系；一个系统包含多个设备，因此系统说明书与物项定位码是多对一关系；初步/最终OPEX报告是设备供应商提供的包含供应商数据的设备运行经验报告，与物项定位码是一对一关系；初步/最终OPEX报告的评估报告与定位码是一对一关系；OPEX报告中的供应商数据将包含各种参数，因此供应商数据与物项定位码是多对一关系；通用数据、运行数据和评估过程中产生的数据与供应商数据是一对一关系；发电可靠性分级与物项定位码是一对一关系；同一类设备在电厂中可能会有多个，因此具体的设备编码与物项定位码是多对一关系。

2.2 可靠性数据管理

2.2.1 通用数据管理

通用数据支持采用NUREG/CR-6928[2]和国内发布的《中国核电厂设备可靠性数据报告》[3]等多种数据源，支持通用数据的录入、修改、删除等操作。支持通用数据查询，支持模糊搜索，并可查询关联的文件和数据。通用数据需要D-RAP数据库管理员权限进行录入、修改和删除操作，普通用户只能查询和搜索。

2.2.2 供应商数据管理

供应商提供的OPEX报告中包含设备的可靠性数据，OPEX报告文件到达之后，将其中的供应商数据录入到数据库中。支持供应商数据的录入、修改、删除操作。支持将供应商数据导出成RSA文件(PSA分析软件Risk Spectrum的文件格式，RSA为后缀名)，可导入Risk Spectrum和Risk Monitor(风险监测器[4-5])程序进行计算，支持查询相关联的数据和文件。Risk Monitor是电厂运行阶段进行风险监测的软件，在运行初期阶段，电厂没有运行数据，一般采用通用数据。将D-RAP数据库中的设备供应商数据导入Risk Monitor，能较准确地反映电厂设备实际的失效率数据，从而提高计算准确度。Risk Monitor及其计算引擎由笔者所在单位自主研发成功，容易实现软件接口。

2.2.3 运行数据管理

电厂投入运行，D-RAP设备会产生运行数据，支持运行数据的录入、修改、删除操作，支持查询关联的数据和文件，其中运行数据的处理参考NUREG/CR-6823[6]。

2.3 OPEX报告评估

OPEX报告的评估流程见图3。

图3 OPEX报告评估流程图

OPEX报告的评估主要分为两部分：设备设计人员的定性评估，PSA分析人员针对供应商数据的定量评估。D-RAP数据库按照上述流程对OPEX报告评估进行流程化管理，辅助PSA人员进行定量化评估。

其中供应商数据预评估实现自动化，预评估是将供应商数据与通用数据进行比较给出初步结论和建议。供应商数据设为b，通用数据设为a，比较区间和初步结论、建议见表1。

表1 可靠性数据预评估

数据导入PSA模型进行风险重要度计算，是指将D-RAP设备供应商提供的失效率数据输入到PSA模型中进行计算，PSA模型分析采用Risk Spectrum程序。Risk Spectrum软件的《ASCII Format User Manual》文件中给出了RSA文件的格式和导入命令格式，方便将供应商数据导出成RSA文件，从而导入到Risk Spectrum软件中进行风险计算，避免了人工进行大量手动输入可能产生的错误。

本系统中使用的OPEX报告评价方法主要是基于RG1.174[7]基础上改进的OPEX报告定量评价方法[8]。

2.4 统计查询

2.4.1 综合查询

文件之间和数据之间的从属关系复杂，因此需要支持多种索引查找相关文件，支持电厂→机组→初步/最终OPEX报告→OPEX关联文件→对应数据，支持供应商→机组→初步/最终OPEX报告→OPEX关联文件→对应数据等，多条高级查找路线，并支持关键字搜索，支持模糊搜索，支持排序。

2.4 2 完成情况统计

统计OPEX报告评审进度，完成情况，以图表形式呈现。

2.4.3 OPEX报告情况

统计OPEX报告的整体情况，包括提交的比例，包含数据的比例，以图表形式呈现，并能将初步OPEX报告和最终OPEX报告进行对比。

2.4.4 引起风险增量的数据统计

按照风险增量的区间进行统计，反映风险增量在区间Ⅰ、区间Ⅱ、区间Ⅲ的比例，并以图表形式呈现，并对比初步与最终OPEX报告。按照电厂机组和按照供应商两种情况统计。

2.4.5 与通用数据比较情况统计

统计供应商数据与运行数据mean值比值所在区间，比较初步与最终OPEX报告的不同。

2.4.6 供应商统计情况查询

统计同一供应商，其供货的机组列表、供货的设备列表以及分析结果和建议。

2.5 系统管理

系统管理包括：用户管理、系统参数管理、权限管理、日志管理、数据库备份与恢复、数据打包导出。

其中“数据打包导出”功能是：单个电厂的供应商数据、通用数据、分析过程中的计算数据，分析报告，以及关联的文件、信息可打包导出作为该电厂O-RAP的数据输入。

3 结语

OPEX报告的定量化评估和D-RAP数据库的研究和设计存在研究空白。笔者结合OPEX报告定量化分析的方法和步骤，设计D-RAP数据库，辅助OPEX报告定量化评估，并存储评估过程中产生的数据和文件。考虑了与PSA相关软件接口，为PSA分析以及为电厂运行期间的风险监测提供数据输入。将D-RAP设备相关的信息、文件、数据、报告等内容进行整合关联，实现方便查询，并能整合打包作为O-RAP的输入。该D-RAP数据库能满足目前D-RAP阶段的需求。笔者所设计的D-RAP数据库已进入开发阶段，将开发成软件，投入到管理D-RAP数据和文件信息中，并辅助完成OPEX报告的评估等工作，在设计阶段把控核电厂设备可靠性，为核电厂的有效运行、安全运行提供保障。未来D-RAP若有更多的需求和应用，将对D-RAP数据库进行升级，以满足D-RAP阶段的需求。

[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] 国家核安全局. 中国核电厂设备可靠性数据报告[R]. 2015版.北京: 国家核安全局,2015.

[4] 高巍,张琴芳. 核电厂风险监测器系统开发[J]. 原子能科学技术,2012,46(11): 1362-1367.

[5] 高巍,张琴芳. 基于二叉决策图的故障树求解法[J]. 核技术,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] 吴杰,胡军涛,卓钰铖. 核电厂运行经验报告的定量评估方法[J]. 发电设备,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

吴 杰(1990—)，男，在读硕士研究生，研究方向为概率安全分析。

E-mail: wujie@snerdi.com.cn

TL364.5

A

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