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摘要：福島事故后，國家安全監管部門對核電廠火災概率安全分析中人員可靠性分析提出了新的要求。火災情景下，合理評估人誤概率，并根據評估結果對電廠火災后的管理和響應提出合理化建議，對電廠安全具有重要意義。NUREG-1921導則是專門的和最新的火災HRA導則，首次明確提出定性分析在整個火災人員可靠性分析活動中的重要性。基于導則的學習、消化和吸收，并結合實際工作經驗，本文首先闡述了火災人員可靠性分析的基本框架，然后分別從信息收集、操作的可行性評估、績效形成因子等三個方面闡述了火災人員可靠性分析中定性分析的主要內容及特征，并通過了一個工程實例闡述了如何開展定性分析，以期更好指導其在實際工程項目中應用。

關鍵詞：火災人員可靠性分析；定性分析；績效形成因子

人員可靠性分析（HumanReliabilityAnalysis，HRA）是概率安全分析（ProbabilitySafetyAssessment，PSA）的重要組成部分，是衡量PSA水平的重要指標之一。隨著國內外對PSA的認可度不斷提升，PSA工作開展范圍和深度也不斷發展，尤其是福島事故后，國家安全監管部門對核電廠火災PSA中火災HRA提出了新的要求。這里所指的火災PSA主要針對電廠內部因素引起，最終可能導致堆芯損傷和放射性釋放的事件。火災情景下，可能會導致設備失效，影響操縱員應對事故情景或維持電廠正常運行，甚至還會使操縱員被誤報警引導而采取一些惡化電廠狀態的操作，這些都嚴重威脅著電廠的可靠性和穩定性。火災HRA作為評估操縱員可靠性的工具，顯得尤為重要。早在20世紀90年代，美國就開始著手火災風險評估，相繼發表多項火災風險評估方面的文件，其中NUREG-1921[1]是一項專門的火災HRA導則，代表火災HRA先進水平，主要針對始發事件后（C類）人誤事件的分析。我國火災HRA相關研究起步較晚[2,3]，可以參考國外先進的評估方法。NUREG-1921將定性分析作為一項單獨的步驟明確提出來，它為人誤事件辨識和定量分析等階段提供了更加可靠的依據，定性分析越詳細，獲得的資料越多越真實，人誤辨識也越合理，定量分析結果也越符合實際情況。為了獲得更加合理的定量化結果，提高火災HRA的質量和水平，必須進行詳細的定性分析。定性分析的結果是進行火災HRA其他任務的前提和基礎，在很大程度上決定了火災HRA定量化水平的好壞。本文基于NUREG-1921導則和實際工作經驗，闡述了火災HRA中定性分析的基本內容及實施方法，并列舉了某電廠工程實例，總結定性分析的應用情況。

1火災HRA基本框架

NUREG-1921導則提出火災HRA包括七個步驟：（1）辨識人誤事件；（2）定性分析；（3）定量分析；（4）恢復分析；（5）相關性分析；（6）不確定性處理；（7）文件編寫，其中定性分析是進行其他任務的基礎和前提。如圖1所示，圖中實箭線表示任務的先后順序，虛箭線表示執行其他任務時，需要參考定性分析結果。

2火災HRA定性分析

詳細的定性分析包括HRA過程中所需信息的描述，在進行定量分析、恢復分析、相關性分析、不確定性處理，甚至是文件形成階段，都需要查閱定性分析的內容。本文結合實際工作經驗，從三個方面闡述火災HRA中的定性分析：（1）信息收集；（2）操作的可行性評估；（3）PSFs等，具體如下所述。

2.1信息收集火災情景下，主要的信息來源有：（1）火災PSA建模相關信息；（2）電廠實際信息；（3）現有的HRA方法及數據信息。2.1.1火災PSA建模相關信息火災PSA建模相關信息包括以下內容：（1）PSA所模化的始發事件、始發事件后事件樹和故障樹的相關信息，如事故序列；（2）操縱員的成功準則、事故進程、設備或系統的狀態；（3）熱工—水力計算獲得的總時間窗口、關鍵信號出現時間；（4）電路失效分析和火災發展模型。2.1.2電廠實際信息電廠實際信息包含以下內容：（1）電廠規程，如電廠運行技術規范、應急規程、正常運行規程、火災規程等；（2）與火災情景響應相關的報警或儀表信息；（3）火災PSA建模有關的設備、系統、房間；（4）班組培訓情況，如火災事故后響應有關的培訓類型和次數；（5）火災發生位置及電廠布局；（6）火災情景下，班組配備及角色劃分；（7）火災情景下，操作的可行性評估。2.1.3現有的HRA方法及數據信息現有HRA方法及數據信息包含以下內容：（1）內部事件PSA模型適用的HRA結果；（2）操縱員訪談記錄；（3）模擬機觀察或現場走訪記錄。信息收集是定性分析的第一步，應盡可能多地收集信息，有助于更好地理解火災PSA模化的人誤事件。

2.2操作的可行性評估火災HRA定量分析前，首先需要判斷操作的可行性，如果操作不可行，則認為人誤概率值（HEP）為1.0，火災PSA中不需考慮該人誤事件。可行性評估是一個不斷迭代的過程，貫穿整個火災HRA過程。火災情景下，可能會導致惡劣環境出現，造成操作不可行，需要根據以下評估因子進行評估，如果不滿足所有因子要求，則操作不可行，HEP=1.0。2.2.1可用時間可用時間是總時間窗口減去關鍵信號出現時間，如果可用時間大于人誤事件中診斷和操作所需時間之和，則認為操作可行；否則，操作不可行，HEP=1.0。時間因子之間關系如圖2所示。2.2.2有效提示提示是操縱員進行動作的前提。一般情況下，操縱員根據提示（如報警或其他信息）執行操作；如果沒有提示的話，操縱員將不進行響應。火災情景下，可能會導致電纜或電路失效，導致誤報警或誤提示，甚至導致操縱員采取惡化電廠狀態的操作，此時需要判斷提示是否有效。電廠安全相關的系統在設計時就要求考慮冗余性，此外，一旦發生火災事故，操縱員執行操作之前會首先對提示進行確認，因此，實際分析過程中，可以假定提示是有效的，沒有受到火災影響。2.2.3位置可達一般情況認為，若所需執行的關鍵操作與火災發生位置相同，或由于火災原因無法到達，則認為操作不可行。火災情景中，評估位置是否可達，需要考慮環境因素的影響，如濃煙和有毒有害氣體、障礙物、熱量、放射性、被鎖住的門等不利因素，同時，還需結合火災漫延路徑和電廠布局進行綜合判斷。2.2.4設備或工具可達且可操作火災情景下，班組進行操作時可能需要特定設備，操作人員需要攜帶鑰匙到達相應的操作位置，此時需考慮取鑰匙和到達操作位置所需的時間。進行就地操作時還需考慮是否需要其他特定設備，如樓梯、軟管、電筒、防護服、消防服、呼吸罩等，并評估其位置的可達性和可操作性。一般情況，電廠對于此類設備的操作都有相應的規定和培訓。2.2.5班組配備火災情景下，操縱員不僅需要應對火災事故，同時也需要保證電廠的正常運行。一般情況下，電廠都會安排專門的人員（如輔操）負責火災事故的響應。綜上所述，在實際分析過程中，進行操作的可行性評估時，主要需評估可用時間是否充足、位置是否可達、設備或工具是否可達且可操作等因子。

2.3績效形成因子（PSFs）NUREG-1921綜合了NUREG-6850[4]、NUREG-1792[5]、NUREG-1852[6]、ASME-PRA標準[7]中的PSFs清單，形成火災HRA需要考慮的PSFs，具體如下。2.3.1時間時間因子與班組、提示、人機接口、操作的復雜性、特殊工具和設備、規程、環境等因素有關，有Tsw、Tavail、Tdelay、Tcog、Texe等時間信息，具體描述詳見2.2.1節。2.3.2提示該因子相關描述詳見本文2.2.2節。2.3.3規程和培訓電廠發生事故后，所有操縱員都按規程進行響應。如果規程中沒有相應的規定，則認為操縱員不會采取任何措施來緩解事故，可以通過查找規程文件進行評估。此外，培訓水平的好壞直接影響操縱員響應事故的能力和水平。火災情景下，還需要評估操縱員的培訓水平，可以通過人因訪談和現場走訪進行評估。2.3.4復雜性復雜性能衡量事故響應的復雜程度，受多個PSF的影響，可以通過人因訪談或專家判斷進行評估。2.3.5工作壓力工作壓力強調班組在可用時間內完成任務的負荷水平，需評估任務數量、班組壓力、操作方式等。通常情況下，高工作負荷、壓力對班組績效產生負面影響，尤其是在任務復雜的情況下。2.3.6人機接口人機接口對操縱員的影響與操作位置有關：主控室操作，人機接口設計合理，班組熟悉人機接口，負面影響小；就地操作時，操縱員需到達就地位置，人機接口可能會影響操縱員的績效。如果經過評估不存在人機接口問題，則認為人機接口是合理的。2.3.7環境火災情景下，可能會產生新的環境特征，如放射性、光、溫度、濕度、噪聲、濃煙、毒氣等，導致操縱員不能通過最理想的路徑完成操作，還可能延遲甚至不能到達操作位置，此時需結合具體操作和電廠實際情況對操作環境進行綜合評估。2.3.8特殊工具或設備該因子相關描述詳見2.2.4節。2.3.9班組火災情景下，需考慮班組人員之間的交流與協作情況，具體描述詳見2.2.5節，可以通過人因訪談或模擬機跟蹤進行評估。綜上所述，部分PSFs與操作的可行性評估內容相同，因此，主要評估規程和培訓、復雜性、工作壓力、環境等PSFs。

3舉例

假定某電廠功率運行工況時某防火隔間發生火災，A/B列的壓縮空氣生產系統干燥器、閥門等均在此防火分區內，火災會導致喪失壓縮空氣，不會影響其他系統設備，操縱員需要在68分鐘內根據極限事故堆芯監視規程執行充—排操作。定性分析如下：信息收集（1）該事故情景下，A/B列的壓縮空氣生產系統干燥器、閥門等所在防火分區發生火災時，會導致壓縮空氣喪失，但不會影響其他系統和設備，此時要求操縱員在68分鐘內成功執行充—排操作，操作失敗將導致堆芯損傷。（2）根據實地走訪，電廠有專門的火災規程、事故處理規程等；有足夠的人員配備，主控室內有值長、副值長（協調員）、安全工程師、一回路操縱員（堆操）、二回路操縱員（機操）、輔助系統操縱員（輔操）。現場也有相應的操作人員進行配合和執行操作，即現操。值長和副值長負責監督和協調，堆操和機操負責一、二回路的正常運行和事故響應；輔操專門負責三廢系統、通風系統、消防系統。電廠發生火災后，會觸發火災報警，輔操將通過消防報警盤確定火災發生的位置，并通知現操進行確認：如果是誤報警，輔操通知儀控人員檢查并更換產生誤報警的探頭或傳感器；如果不是誤報警，則現操利用消防設施，進行噴淋或滅火；如不能撲滅，則告知輔操，輔操通知其他人員進行滅火，或啟動噴淋系統滅火；現操未確認報警情況前，輔操不進行任何動作，以免造成其他嚴重后果。（3）該事故情景下，安全工程師、協調員、堆操在主控室內進行事故響應。安全工程師根據使用事故連續監督規程判斷要求執行極限事故堆芯監視規程；協調員根據極限事故堆芯監視規程，要求堆操執行充-排操作；堆操啟動安注并開啟穩壓器安全閥。發生火災事故后，輔操和現操相互配合進行火災響應，與事故響應同時進行。（4）通過查找與該事故情景相關的系統報警手冊知，即使產生了誤報警，操縱員采取一系列誤動作，也不會影響電廠安全，因此，可以不考慮誤報警導致誤動作的情況。（5）該事故情景下，操作位置可達，附近沒有火災或其他不利的環境因素，也不需要穿戴消防服或使用特定工具；診斷和操作所需的信息和文件都在主控室內，人機接口也良好；工作壓力較大。（6）根據熱工水力計算得，總的時間窗口（Tsw）為68分鐘，關鍵信號出現時間（Tdelay）為20分鐘，則可用時間（Tavail）為48分鐘。假定操縱員診斷所需時間（Tcog）為10分鐘，操作所需時間（Texe）為10分鐘。操作的可行性評估根據信息收集知，該事故情景下，有足夠的可用時間、有效的提示、位置可達、設備或工具可達且可操作、班組配備充足，因此，操作是可行的。績效形成因子根據信息收集和操作的可行性評估知，該事故情景下時間因子如（5）所示；有充足的提示；電廠有相應的規程，操縱員都接受過相應的培訓；操作中等復雜；工作壓力大；人機接口設計合理；環境適宜，無其他不利的環境因素；現操滅火可能需要滅火工具，不需要其他特殊的工具；班組人員交流與協作能力不影響事故響應。綜上所述，定性分析能為定量分析提供信息輸入和支持，是定量分析的基礎和前提，具有重要的實際意義。

4總結

NUREG-1921是專門的火災HRA導則，代表HRA領域的最高水平，強調了定性分析的重要性。本文基于NUREG-1921導則，結合實際工作經驗，從信息收集、操作的可行性評估、PSFs等方面描述了定性分析的任務，并以某核電廠火災事故情景為例，闡述了火災HRA中定性分析的應用，對火災HRA定量化具有重要意義。定性分析過程中，首先收集PSA建模相關信息、電廠實際信息、現有HRA方法及數據信息，其次根據信息收集的內容，進行操作的可行性評估，判斷操作是否可行，最后，根據信息收集和操作的可行性評估，評估火災情景下的績效形成因子。通過定性分析，能更加合理地分析和評估人誤事件，為定量化提供更加合理的數據和信息。

參考文獻：

［2］卓鈺鋮，仇永萍，何建東.火災PSA人員可靠性分析中的Scoping方法研究［J］．核科學與工程，2014.

［3］何建東，卓鈺鋮，何劼.火災情境下的人員可靠性分析［J］．原子能科學技術，2013.

作者：劉坤秀 田秀峰 劉京宮 劉鑫偉 單位：中國核電工程有限公司