Построение дерева событий и отказов

Предположим, путем выполнения предварительного анализа опасностей было выявлено, что критической частью реактора, т. е. подсистемой, с которой начинается риск, является система охлаждения реактора; таким образом, анализ начинается с просмотра последовательности возможных событий с момента разрушения трубопровода холодильной установки, называемого инициирующим событием, вероятность которого равна РА (рисунке 1.2.1.1.), т. е. авария начинается с разрушения (поломки) трубопровода — событие А. Далее анализируются возможные варианты развития событий (В, С, D и Е), которые могут последовать за разрушением трубопровода.

На рисунке 1.2.1.1. изображено дерево исходных событий, отображающее все возможные альтернативы. На первой ветви рассматривается состояние электрического питания. Если питание есть, следующей подвергается анализу аварийная система охлаждения активной зоны реактора (АСОР). Отказ АСОР приводит к расплавлению топлива и к различным, в зависимости от целостности конструкции, утечкам радиоактивных продуктов.

Для анализа с использованием двоичной системы, в которой элементы либо выполняют свои функции, либо отказывают, число потенциальных отказов равно 2 ???1, где N — число рассматриваемых элементов. На практике исходное дерево можно упростить с помощью инженерной логики и свести к более простому дереву, изображенному в нижней части рисунка 1.2.1.1.

Рассмотрим вопрос о наличии электрического питания. Какова вероятность РВ отказа электропитания и какое действие этот отказ оказывает на другие системы защиты. Если нет электрического питания, фактически никакие действия, предусмотренные на случай аварии с использованием для охлаждения активной зоны реактора распылителей, не могут производиться. В результате упрощенное дерево событий не содержит выбора в случае отсутствия электрического питания, и может произойти большая утечка, вероятность которой равна РА Ч РВ. В случае, если отказ в подаче электрической энергии зависит от поломки трубопровода системы охлаждения реактора, вероятность РВ следует подсчитывать как условную вероятность для учета этой зависимости. Если электрическое питание имеется, следующие варианты при анализе зависят от состояния АСОР. Она может работать или не работать, и ее отказ с вероятностью РС1 ведет к последовательности событий. Следует обратить внимание на то, что по-прежнему имеются различные варианты развития аварии Ложкин В. Н., Ложкина О. В. Надежность техники и техногенный риск в современном мире. Справочно-методическое пособие. — СПб.: НПК «Атмосфера» при ГГО им. Воейкова, 2008. — 298 с.

А — поломка трубопровода; В — электропитание; С — автоматическая система охлаждения реактора; D — удаление радиоактивных продуктов; Е — целостность замкнутого контура.

Если система удаления радиоактивных материалов работоспособна, радиоактивные утечки меньше, чем в случае ее отказа. Конечно, отказ в общем случае ведет к последовательности событий с меньшей вероятностью, чем в случае работоспособности. Рассмотрев все варианты дерева, можно получить спектр возможных утечек и соответствующие вероятности для различных последовательностей развития аварии (рисунок 1.2.1.2.). Верхняя линия дерева является основным вариантом аварии реактора. При данной последовательности предполагается, что трубопровод разрушается, а все системы обеспечения безопасности сохраняют работоспособность.

Рис. 1.2.1.2. Гистограмма частот для различных величин утечек.

По данным дерева отказов и полученным значениям вероятности возможных отказов можно построить гистограмму частот для различных величин утечек (на примере ядерного реактора).

Если по данным гистограммы построить кривую, то мы получим предельную кривую частоты аварийных утечек (кривая Фармера). Считается, что кривая отделяет верхнюю область недопустимо большого риска от области приемлемого риска, расположенной ниже и левее кривой.

Рис. 1.2.1.3. Кривая Фармера.