安全性是核电厂经济运行的前提,而安全管理则可有效地提高核电厂的安全性,确保核电厂正常运行。核电厂作为一个大型复杂结构系统,它工况多样,不同工况下系统的结构、状态和任务目的表现出很强的阶段性和时变性,而且核电厂系统在其寿命周期中不可避免地要经历部件、系统和运行规程的变化,操作员因此必须对系统和设备的运行状态进行监测,及时评估设备运行状态变化对系统安全性的影响,以免操作员由于缺乏系统状态的了解而产生的误操作。为了以风险的视角实现核电厂运行活动评价及监控,本文使用GO-FLOW方法设计和开发了一套核电厂风险管理系统,用以帮助操作员及时了解核电厂当前配置状态下的风险水平,有的放矢地对机组设备实行风险管理,始终确保核电厂的风险处于可知可控的状态,从而降低运行风险和成本、提高核电厂的可运行性。本文研究内容分两大部分:(一)核电厂风险管理系统设计和开发;(二)核电厂数字化仪控系统可靠性安全分析以及故障推理分析。具体工作内容包括以下几点:(1)提出一种基于GO-FLOW的设备任务阶段模型,该模型涵盖了设备所有可能的工作模式,可以方便地描述设备不同任务剖面下的状态变化和可靠性特征,模型更新易于实现,适用于Living PSA建模分析。(2)针对Living PSA建模分析特点,对现有GO-FLOW建模平台进行改进和二次开发。新的GO-FLOW建模平台将提出的设备任务阶段模型封装为一单一的操作符,并引入了一新的用户自定义操作符用于不同层次模块模型之间数据交互。(3)基于提出的GO-FLOW模型化建模方法、并结合层次化和模块化建模技术,建立核电厂在主冷却剂系统冷管段中破口失水事故、主蒸汽管道破裂事故和主给水管道破裂事故下的Living PSA模型。(4)实现系统GO-FLOW模型文件的在线修改以及远程调用计算功能,便于核电厂Living PSA模型更新和求解。(5)设计和开发一套核电厂风险管理系统。开发的风险管理系统包括系统组态管理评价、维修计划风险评估、系统可靠性监测、风险评估和风险预测等功能。(6)将风险管理系统链接至核电厂仿真模拟器,实现核电厂风险管理系统功能测试和验证。核电厂风险管理系统功能验证通过一假定的测试情景实现,测试过程中以建立的Living PSA模型为基础,并根据操作员支持系统(信息采集模块、状态监测模块、故障诊断模块等功能模块)提供的设备状态监测信息以及偶发故障诊断信息,对Living PSA模型进行在线更新计算,以验证风险管理系统的系统设计功能以及对模型更新容易和实时性的要求。(7)提出一种Markov/CCMT回溯算法,用于核电厂数字化仪控系统失效重要风险路径查找和识别,并通过一沸水堆给水控制系统案例说明Markov/CCMT回溯算法在数字化控制系统失效诊断推理分析方面的拓展应用。分析结果表明,提出的Markov/CCMT回溯算法可用于永久性软件故障定位和识别。本文应用提出的基于GO-FLOW的Living PSA建模和分析技术实现了核电厂风险管理系统设计和开发,开发的核电厂风险管理系统可用于系统组态管理、维修计划制定、系统可靠性监测以及核电厂在线风险监测和管理。通过将风险管理系统与操作员支持系统中的状态监测模块和故障诊断模块相连,操作员可以方便地了解系统组态变化和随机故障对核电厂可靠性和安全性的影响,便于决策。