反应堆控制棒驱动机构任务可靠性建模与分析
2021-03-16鲁文斌唐明堂吴泽豫王自力
李 维,邓 强,鲁文斌,唐明堂,吴泽豫,孙 博,王自力,任 羿
(1.中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室,四川 成都 610041)(2.北京航空航天大学可靠性与系统工程学院, 北京 100191)
控制棒驱动机构(control rod drive mechanism, CRDM)是保障反应堆可靠性的关键部件。压水堆(pressurized water reactor, PWR)通过控制棒驱动机构带动控制棒组件运动,调整其插入堆芯的高度,从而对反应水平进行控制[1]。控制棒驱动机构属于小批量生产的特种装置,其生产成本较高,工艺结构较为复杂,工况环境较为恶劣[2];同时由于核电站反应堆停堆成本较高,使其具有较高的维修检测成本[3]。因此在产品设计阶段通过设计改进的方式使得控制棒驱动机构具有较高的固有可靠性水平,对于保障核电设备安全、高效、经济地运行具有至关重要的作用。
为了给产品设计改进提供支撑和参考,需要对产品的可靠性水平进行分析和评估[4]。对于控制棒驱动机构这种系统组成复杂、价格昂贵且工况特殊的产品,通常通过定性分析或建立仿真模型的方式对其可靠性进行分析[5-6]。但是,由于驱动机构系统组成复杂,难以直接对系统进行定性分析或建立全系统的仿真模型,一般需要建立系统任务可靠性模型分析其可靠性。建立系统任务可靠性模型的方法有建立任务可靠性框图模型(reliability block diagram,RBD)、故障树分析(fault tree analysis,FTA)模型、Petri网模型、Bayes网络模型等,以及基于这些基本模型的改进方法[7-10]。通过以上方法,虽然能够对动态系统建立任务可靠性模型并计算任务可靠度,却无法对存在跨时间片(time slice)关系节点的系统进行建模。……
