近期，中国科学院合肥物质院核能安全所戈道川副研究员及项目组在备用冗余系统可靠性快速分析方法研究中取得新进展，研究成果在线发表在国际工程技术领域权威期刊《可靠性工程和系统安全》（Reliability Engineering and System Safety ）上。
为保障安全运行，核电厂中大量采用备用冗余设计，因此会形成庞大而复杂的备用冗余系统。而开展针对备用冗余系统的可靠性分析研究，能够及时发现系统潜在的薄弱环节、减少非必要冗余模块，对提高核电厂的安全性和经济性具有重要意义。由于备用冗余系统中存在复杂时序失效行为，采用以动态故障树为基础的系统可靠性评估方法逐渐成为核电厂安全评价体系中重要的研究方向。然而核电厂系统规模庞大且具有相当复杂失效场景，如何提高核电厂中备用冗余系统的动态故障树计算效率，是当下研究面临的主要难题。
针对这一问题，研究人员提出一种基于生存特征（signature）理论的快速分析方法。生存signature理论是近年来可靠性领域内重要的研究热点之一，它的原理是采用将系统结构从用于描述系统部件随机故障的概率模型中分离出来的方法，来提高系统可靠性分析效率。研究人员利用部件布尔状态向量与失效条件样本点对备用冗余系统生存signature进行高效仿真（如图1, 2所示），并基于生存signature实现备用冗余系统可靠性的快速计算。研究结果表明：针对规模较大且具有高可靠性的备用冗余系统，所提方法能够有效减少仿真过程中的无效样本点与时序失效事件，在计算效率以及精度上都比传统蒙卡方法更加优异。
相关研究成果不仅有助于进一步推动核能系统概率安全评价技术的深入发展，同时可为其他工业过程中备用冗余系统可靠性计算技术提供参考，具有广泛的应用前景。本文第一作者为博士生王韶轩，通讯作者为戈道川副研究员。
上述研究工作得到了国家自然科学基金项目和国家重点研发计划项目的资助和支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ress.2023.109509
图1 在不同仿真次数下所提方法的相对误差（生存signature仿真随着仿真次数的增加，相对误差明显减小）
图2 所提方法与蒙卡方法的置信区间（9 5% ）（生存signature的收敛速度明显优于蒙卡方法）