科学岛团队在聚变堆概率安全评价及应用研究中取得系列进展

近期，中国科学院合肥物质院核能安全所科研人员在聚变装置概率安全评价及其应用研究中取得系列进展，相关研究成果先后发表在国际核科学技术领域权威期刊Nuclear Materials and Energy和Annals of Nuclear Energy上。

聚变堆的概率安全评价（PSA）是评估聚变装置安全性的重要手段之一，但目前仅针对聚变堆的相关系统进行了RAMI（可靠性、可用性、可维修性、以及可检测性）分析，缺乏总体上的PSA。针对该问题，中国科学院合肥物质院核能安全所科研人员提出了一种基于PSA与RAMI的安全评价方法，并以国际热核聚变实验堆为参考对象，建立了聚变堆典型的始发事件——真空室内破口（In-vessel LOCA）事故的事件树模型、典型安全系统——真空室内超压保护系统(VVPSS)的故障树模型，评估出了VVPSS任务时间内的不可靠度和不可用度、以及由In-vessel LOCA引起的聚变堆早期大规模放射性物质释放频率（LERF）等。上述研究工作对聚变堆的PSA进行了初步探索，打破了PSA与RAMI之间的壁垒，为聚变堆后期全面的PSA提供参考。相关研究成果发表在国际核科学技术领域权威期刊Nuclear Materials and Energy上。

物项安全分级和可靠性指标分配直接关系着聚变堆的安全性与经济性，基于上文中的聚变堆PSA模型，科研人员继续开展了聚变堆物项安全分级和可靠性指标分配方法研究。针对目前聚变堆物项安全分级过于保守的问题，科研人员提出了一种基于PSA的物项安全分级方法，该方法从概率的角度对物项的安全等级进行进一步划分，为聚变堆的安全性和经济性的提升提供了新思路。针对聚变堆的可靠性指标分配缺乏统筹考虑的问题，科研人员提出了一种基于PSA的可靠性指标分配方法，该方法采用从总体到系统、再到部件的方式对可靠性指标进行了分配，系统地考虑了聚变堆的可靠性指标分配，为聚变堆安全性和经济性的提升提供参考方法。此外，基于上述PSA、物项安全分级、以及可靠性指标分配的研究工作，科研人员提出一种针对聚变堆PSA、物项安全分级、以及可靠性指标分配的多目标优化框架，研究结果显示该框架可以为聚变堆的安全性与经济性的进一步提升提供参考方案。相关研究成果发表在另一国际学术期刊Annals of Nuclear Energy上。

图1 In-vessel LOCA事故的事件树模型

图2 面向聚变堆PSA及其应用的多目标优化框架