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日本福岛核事故后,社会对于核电厂安全运行的要求空前高涨。因为数字化仪控系统(D-I&C)在核电厂系统运行中的重要作用,因而提出了对数字化仪控系统、尤其是对执行安全功能的数字化仪控系统的可靠性和安全性进行有效评估的技术要求。对于核安全级数字化仪控系统而言,软件的可靠性研究则显得尤为重要。由于软件具有独特的失效机理,虽然自上世纪60年代以来提出了很多软件可靠性评估方法,然而这些方法对核安全级数字化仪控系统软件的可靠性建模及评估的适用性至今未达成共识。 论文来源于2012-2015年的中欧核能合作项目“核安全级仪控系统软件可靠性及验证和确认技术研究”,论文的目的是研究针对核安全级数字化仪控系统软件可靠性进行建模。 第一,论文对几种常用的软件可靠性的定量评估方法进行了对比分析。根据核安全级数字化仪控系统软件的特点选择贝叶斯(Bayes)网络方法,从软件符合标准的角度,利用业内专家对软件的设计、研发、测试、管理、决策等环节的经验评估软件的可靠性。 第二,论文对我国现行核电标准体系进行了分析。在调研核安全级数字化仪控系统设计标准的基础上,对软件所遵循的标准层次进行了划分。逐一分析了软件的质量保证与配置管理、软件开发、以及软件验证与确认等环节所应遵循的标准,确定我国目前核安全级数字化仪控系统软件主要采用核电站安全审查大纲技术的分支 NUREG-0800 BTP7-14。 第三,论文针对核安全级数字化仪控系统软件可靠性,分别建立了基于Bayes网络的阶段评估模型以及综合评估模型。在阶段评估模型中,根据改进的软件生命周期的V模型,确立了八个阶段,通过13个一级指标,74个二级指标,326个三级指标来完成对软件阶段性的实时评估,为建立综合评估模型奠定了基础,同时方便软件阶段性的随时发现问题,随时更改,大大提高了评估效率以及实用价值。 第四,为了进行软件可靠性定量评估,论文设计了调查问卷系统,通过层次分析法确定了评估模型中网络节点的条件概率分布表。 第五,论文选用Hugin贝叶斯网络分析工具进行了核安全级数字化仪控系统软件可靠性分析平台的设计,并且在该平台上分别展开预测推理,诊断推理以及原因关联推理。利用评估模型,针对某公司所开发的核安全级反应堆保护系统的软件进行测试,经过测试后可以得到该软件在生命周期不同阶段对标准的符合程度,进而经过综合评估模型推理,可以得到该软件在标准层面上可信度是98.84%,因此从定量上可以计算软件无故障工作的信度。经过预测、诊断、及敏感性分析,从定性上可以发现核安全级 D-I&C软件在生存周期中存在的薄弱环节,以便加以改进。为评估核安全级数字化仪控系统的可靠性和安全性奠定基础。