近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院核能安全所科研人員在聚變裝置概率安全評價(jià)及其應用研究中取得系列進(jìn)展，相關(guān)研究成果先后發(fā)表在國際核科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域權威期刊Nuclear Materials and Energy和Annals of Nuclear Energy上。

　　聚變堆的概率安全評價(jià)（PSA）是評估聚變裝置安全性的重要手段之一，但目前僅針對聚變堆的相關(guān)系統進(jìn)行了RAMI（可靠性、可用性、可維修性、以及可檢測性）分析，缺乏總體上的PSA。針對該問(wèn)題，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院核能安全所科研人員提出了一種基于PSA與RAMI的安全評價(jià)方法，并以國際熱核聚變實(shí)驗堆為參考對象，建立了聚變堆典型的始發(fā)事件——真空室內破口（In-vessel LOCA）事故的事件樹(shù)模型、典型安全系統——真空室內超壓保護系統(VVPSS)的故障樹(shù)模型，評估出了VVPSS任務(wù)時(shí)間內的不可靠度和不可用度、以及由In-vessel LOCA引起的聚變堆早期大規模放射性物質(zhì)釋放頻率（LERF）等。上述研究工作對聚變堆的PSA進(jìn)行了初步探索，打破了PSA與RAMI之間的壁壘，為聚變堆后期全面的PSA提供參考。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際核科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域權威期刊Nuclear Materials and Energy上。 

　　物項安全分級和可靠性指標分配直接關(guān)系著(zhù)聚變堆的安全性與經(jīng)濟性，基于上文中的聚變堆PSA模型，科研人員繼續開(kāi)展了聚變堆物項安全分級和可靠性指標分配方法研究。針對目前聚變堆物項安全分級過(guò)于保守的問(wèn)題，科研人員提出了一種基于PSA的物項安全分級方法，該方法從概率的角度對物項的安全等級進(jìn)行進(jìn)一步劃分，為聚變堆的安全性和經(jīng)濟性的提升提供了新思路。針對聚變堆的可靠性指標分配缺乏統籌考慮的問(wèn)題，科研人員提出了一種基于PSA的可靠性指標分配方法，該方法采用從總體到系統、再到部件的方式對可靠性指標進(jìn)行了分配，系統地考慮了聚變堆的可靠性指標分配，為聚變堆安全性和經(jīng)濟性的提升提供參考方法。此外，基于上述PSA、物項安全分級、以及可靠性指標分配的研究工作，科研人員提出一種針對聚變堆PSA、物項安全分級、以及可靠性指標分配的多目標優(yōu)化框架，研究結果顯示該框架可以為聚變堆的安全性與經(jīng)濟性的進(jìn)一步提升提供參考方案。相關(guān)研究成果發(fā)表在另一國際學(xué)術(shù)期刊Annals of Nuclear Energy上。 

　　上述論文的第一作者為博士后孫明，通訊作者為戈道川副研究員，導師為郁杰研究員和李桃生研究員。相關(guān)研究工作得到了國家自然科學(xué)基金項目的資助和支持。 

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.anucene.2023.109962 

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nme.2023.101391 

 

圖1 In-vessel LOCA事故的事件樹(shù)模型

圖2 面向聚變堆PSA及其應用的多目標優(yōu)化框架