林枝茂
核能安全處
本文分上、下兩輯刊出,上輯已說明美國防火PRA技術導則之發展背景,以及新近的FPRA預測之部份內容,如:消防PRA情境(scenario)定義、NUREG/ CR-6850/ EPRI-1011989之方法、風險變動影響、保守結論之證據等,此下輯部份將繼續說明新近的FPRA分析之保守傾向混淆決策的情形,最後提出須加強實際性的部分與結論和建議。
2.4.3與實際火災風險之符合情形
根據Sec. 2.1 所述,每一火災情境包括一個CCDP可將預測火損轉化為電廠預防爐心受損能力績效。一般以電腦計算預測與火災嚴重性相關的受損區域,並找出間接或直接與火災有關而故障失效之電纜和設備,包括火災燃燒源本身。因此電廠特定PRA模式用來計算爐心受損機率和損壞情形。故一個火災情境的爐心受損機率是CCDP、特定火災燃燒類別(bin)、假設火災嚴重性機率、以及爐心受損前非滅火(non-suppression)機率等計算產生的結果。
當一個實際電廠事件發生(不論是否與火災有關),其相關CCDP可計算出來。對火災事件而言,並不需要FPRA模式,因為火災引起的爐心損壞(註:即CCDP)已經計算出來了,也因為事件業已發生了,並不會引用「情境發生頻率」。僅僅因為要計算CCDP才要求電廠業主之特定PRA模式觀察損壞狀況。
NRC有2個方案運用CCDP考量電廠事件和狀況的嚴重性:事故結果指標(ASP:Accident Sequence Precursor)方案和反應器監督方案(ROP:Reactor Oversight Program)之重大決策程序。
運用CCDP於ASP方案
NRC之ASP方案審查業界運轉經驗以評估指標事件。每年呈報NRC的重大事件和運轉經驗對下列兩類指標來進行趨勢分析:
- 重大指標事件: CCDP ≧1E-3
- 高CCDP事件: CCDP ≧1E-4
最近的運轉經驗重大指標事件極少,事實上2002年(Davis Basse Vessel head事件)之後沒有重大指標事件,但歷來有34件,只有1件與火災有關(1975, Brows Ferry火災)。
因為每一FPRA情境都有CCDP,可以計算出CCDP之範圍,
單一情境頻率(/年)=起火頻率(/年)*非滅火機率*安全因素
單一情境頻率和情境CCDP產生了情境CDF。
經過上述程序處理,NRC ASP方案引用了各種不同的FPRA評估「重大指標」與「高CCDP」,結果如下欄:
自FPRA案例導出之指標頻率表
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FPRA模式
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重大指標事件預測頻率
CCDP≧1E-3
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高CCDP事件預測頻率
CCDP≧1E-4
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A 廠
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1.0E-3/年
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1.0E-2/年
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B 廠
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9.9E-3/年
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2.0E-2/年
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C 廠
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3.3E-3/年
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1.4E-2/年
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D 廠
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1.3E-3/年
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3.2E-2/年
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E 廠
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4.7E-3/年
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3.2E-2/年
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範 圍
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1.0E-3/年~9.9E-3/年
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1.0E-2/年to 3.2E-2/年
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全業界重訂後範圍
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每1~10年
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1~3/每年
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實際經驗
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1975至今無案例
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2001~2009年依據SECY-10-0125
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根據以上分析,現行FPRA方法所預測「重大指標」全業界將在每1~10年發生一次,但實際上1975年Browns Ferry火災事件後來未再出現,且時間點遠在FPP方案實施之前。「高CCDP」事件方面每年會發生1~3次,實際上2001~2009年間無該類事件。
ROP引用CCDP
反應器監督方案在重大決策程序(SDP)內引用CCDP來評估重大安全績效缺失,用四種顏色來表示:
ROP Thresholds
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綠
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CDP/CCDP <1E-6
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白
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CDP/CCDP 1E-6~1E-5
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黃
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CDP/CCDP 1E-5~1E-4
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紅
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CDP/CCDP >1E-4
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至目前為止,沒有火災事件被列為紅色或黃色事件(CDP> 1E-5);而從前述FPRA預測結果分析來看,有些事件在業界會每年發生。由此觀之,這些就是NUREG/ CR-6850方法會導致嚴重高估頻率之實質證據:
而這些高估值直接影響防火CDF之高估。
2.5保守傾向混淆決策
偏離現實的PRA會使決策產生問題。在某一層級保守的結果(如:高估該層級之風險)也許看來有益,因為提供了額外的安全餘裕。不幸的是,保守傾向很難操控,會不當地影響結論、矇蔽重要因素,混淆決策程序。
美國NRC在擬訂PRA政策聲明之時亦承認此說:「用PRA來支持決策應實際可行,且要有適當的輔助資料供公眾審查」。
美國核電工業在保守決策方面獲益良多。雖不是很有效率,但在定論導向決策方式「保守決策」成效很好。在風險告知決策方面,保守傾向產生問題,不平衡的量化結果使得資源分配困難,許多情況下,矇蔽了決策時重要風險的內涵。
保守傾向有2個部份需分開處理。首先是發生機率的保守估計。此類保守傾向趨向於同時提高基準和改變風險計算差值(delta risk calculation)。許多案例裡,這樣的做法造成風險變化值(delta risk)的高估,而風險變化值是用在風險告知裡的基本風險額定值。這樣的高估,從法規管制的觀點也許可以接受。然而,這樣的方法仍混淆了先前努力的成果,當引用輸入資料具有相當程度的保守性,其結果絕不會一樣。就是說,一個階段性的結果要用在下一步驟之時,不均衡的保守性推估導出比最佳決策不足的決定,例如:調配有限的資源到對公共安全相對不重要的區域。
另一個與火災損害有關更有問題的FPRA保守傾向就是藉保守主義之名造成的結果。憑藉著「組態」(configuration)與「情境」(保守),推估結果之火災損害可能使系統失能而超越了初始燃燒源(應有的火災損害)。如果火災損害假設保守,如:引用較大的火災損害假設,則風險基線水準將保守地偏高。如果目標是限定電廠風險基線來證明低於某個門檻值,也許可接受,然則試圖用保守偏差的火災損害假設來支持決策更為困難。
Implications of Conservatisms in Assumed Fire Damage in Baseline Risk Calculations
![](upload/pic/20120503/42.JPG)
上圖:
ZOI(A)假設熱釋率X,ZOI(B)*17
ZOI(A)假設電纜槽1及2均預期受損
ZOI(B)則僅有較近之電纜槽I受損
基線計算時ZOI(A)之CCDP較大,因為槽2受損造成系統2受損,ZOI(B)之CCDP較小,因系統2的不可靠性已經包含在CCDP內。因此ZOI(A) 火災損害愈保守,造成CDF愈大。所以,保守的火災損害假設造成該情境CDF基線推估值保守。
下圖:與前圖假設狀況相同,但要討論△CDF
ZOI(A):移除系統2對CDF無影響,因為在基線計算時已設定系統2受損。
ZOI(B): CCDP增加與ZOI(A)之CCDP相同,因為系統2已故障,計入結果,所以,ZOI(A)保守假設實際上造成因為系統2移除後風險增加度的低估,當保守傾向影響基線風險計算時,ZOI(A)造成不保守風險改變之計算。
Implications of Conservatisms in Assumed Fire Damage in Delta Risk Calculations
![](upload/pic/20120503/43.JPG)
Delta Risk Calculation
Risk with System 2 Out of Service
CDFA2 = CDFA = Freq(Si) * CCDPA (Sys1,Sys2 failed)
CDFB2 = Freq(Si) * CCDPB2 (Sys1, Sys2 failed)
CCDPA = CCDPB2
CDFA2 = CDFA = CDFB2
△CDFA = CDFA2 - CDFA = 0
ZOI A = No Change in Risk
△CDFB = CDFB2 - CDFB >> 0
ZOI B = Potentially Significant Change in Risk
“Conservative” ZOI Potentially Understates Delta Risk
2.6 總結概要
根據業界FPRA結果指出,NUREG/ CR-6850/ EPRI TR-1011989所引用方法太過保守而造成結果預測偏差。依據NUREG/ CR-6850所分析的FPRA並不切實際。
審視業界PRA風險評估結果顯示電氣電纜是最優先改善的領域。總之,簡化概括電氣電纜問題不足以對全廠狀況提供實際的結果,因為特定組態導出各異的電廠特定風險因素是典型的狀況。
正如NRC的FAQ和ROP/ SOP分析所記載,誤操作引起火災和火災頻率之預測導出高CCDP,與業界運轉經驗不符。
業界執行依NUREG/ CR-6850執行之PRA和相關的FAQ支持業界關切項目如下:
- NUREG/ CR-6850 所述方法不符運轉經驗
- 風險量化高估
- 不平衡的保守傾向矇蔽關鍵風險真相且混淆決策
3.0須加強實際性的部分
核電廠火災風險實際評估要求確實考量火災情境自初始狀況進展生成、到火災損害、電廠緩解系統、和運轉員行動。
火災之危害起於假設火災的初始狀況,接著進展達到潛在爐心受損的連續流程,例如:發生特定災情、發展到起火點、因特定狀況和藉著可燃物質生成火災,繼而可能損及附近組件和電纜。但該過程可能在任何點就終止。初發狀況可能引起火災,例如:產生煙氣和異味。此火災可能自行熄滅,也可能被手動或自動消防設備所熄滅。火災的生成多少牽涉可燃材料或受氧氣之供應所限制。
NUREG/ CR-6850方法其中一個問題是將資料分隔成為獨立分離的作業項目。這樣的過程須簡化和概括假設,結果綜合效應造成偏離實際狀況。FPRA事件架構分成3類:
- 第1類行動:火災肇始、偵測、壓制滅火
- 第2類行動:火災損害評估
- 第3類行動:電廠影響、火災PRA情境、及風險量化
簡化與保守傾向有助於容易建立模式,但在分析時會蝕損其實際性。PRA的內部事件運用簡化與概括假設,但不涉及風險之重大影響因素,例如LOCA大破管的處理。PRA內部事件,LOCA大破管引用5~6吋管斷裂頻率來建立模式,但電廠反應是以連接反應器最大管徑雙邊全斷來模式化。對起火頻率之類比式計算,包括相對良性火災,在模式化時全部當作大規模迅速擴展生成的火災。在大破管LOCA模式裡,該情境在大多數內部事件裡都無重大影響,如果有重大影響,應該進一步加工細分以切合實際。在火災模式裡需要同樣的做法。事實上,ASME/ ANS PRA標準特別要求針對重大影響因素要確保其切合實際性。
作為10CFR50.48(c)轉換的一部分,NRC人員表示對引用NUREG/ CR-6850以外的方法驗證處理有很高的期待。FAQ過程證明即使EPRI堅實的技術基礎也無法說服NRC人員放寬NUREG/ CR-6850內記載之保守假設而轉向比較切實的假設。
當單一NUREG/ CR-6850驗證「可完成」(accomplishable)之時,在被認可為符合NFPA-805要求之前,並未對其方法執行全面整體性的先導測試。由於NUREG/ CR-6850缺乏對相關保守傾向方面的整體先導測試,而對執行者來說其保守傾向結果並不明顯。業界發生的消防事件都要及時處理,不允許進行適當的先導測試並加以改善。FAQ流程緩慢且無效率,顯然業界因為缺乏解決技術問題和反應的功能而避免採用。結果累積的簡化和保守問題一直未被發現,直到法規「時鐘」開始運作,例如:Harris & Oconee先導廠和其他少數開始進行FPRA量化之電廠。
經審查已知事項如下:
- 現況並非單一技術元素造成
- 核心問題是複合性保守傾向
- FPRA各要素內在彼此相接,故改善工作要系統化、協同一致的做法
本文擬出關鍵部分並組織業界試圖將FPRA走向實際的行動,下為需要特別實際化的部分:
3.1第一類:火災肇始、偵測、壓制滅火
此類包括自火災肇始初期發展生成,與火災模式與火損評估之輸入資料相同。
3.1.1火災事件資料特性描述
火災事件特性描述之基礎為EPRI火災事件資料庫(FEDB),是早年核電廠運轉至2000年所蒐集的火災事件資料。這些資料對火災事件之有些敘述前後不一致,許多案例則不完整;因此有許多需用一些「假設」來補足其特性描述,與實際的火災特性有落差。所以這個基本資料庫需要增補、更新來納入更好、更完整的資訊,更須建立長期方案來支持高品質火災事件資料之蒐集、分析,以供未來風險告知與績效導向作業之需。
火災事件資料庫(FEDB)
首先要收集、整理、分析FEDB記錄。目前FEDB內事件不符合使用的方式,需要「假設」才能與FPRA的特性描述連接。要有更堅實完整的資料庫才能支持這類假設。目前FEDB火災記錄僅記載2000年以前之事件,而且證據薄弱,也少有可供追蹤的大綱結構。最重要的是資料庫應以系統化、可追溯性及可重複性的方式來建立發展。EPRI與NRC已致力於資料設計和新資料庫分類流程。該新資料庫將蒐集業主系統性詳細狀況報告並著重在1990至2009年時間架構,因此除保存既有資料庫的老資料不會漏失,且可以運用有限資訊來支持火災燃燒源分析,而可以有更多更高品質的常見火災(如:較高頻率)資料可提供作為FPRA原始資料。
在FAQ 07-0048內,NRC在FEDB更新改版納入2000年之後的資料之前,認為某些EPRI火災頻率更新無法依賴FEDB。FAQ 07-0048 之Bin 15「電氣箱」是需要特別處理的關鍵類別之一。Bin 15之分析各廠差異大,因此有較大的不準度分佈,雖然此類別納入了29.5個事件。該FAQ結果要求沿用Bin 15之頻率來執行所有變更案FPRA靈敏度分析。
最後,風險告知、績效導向之消防需要長程火災事件資料蒐集和分析方案。EPRI已積極與其他業界團體合作,闡明長程資料收集和分析流程之規劃作業。
起火頻率之計算
其次要談的是NUREG/ CR-6850計算起火頻率使用的技術方法。早期NUREG/ CR-6850前提是各電廠單一類別起火頻率都一樣,現已設法嘗試考量各廠差異性。如果各廠間差異可以再更實際的模式化觀念裡表現,則起火頻率就可以不算是重大的缺失。NUREG/ CR-6850方法論有一個重大個問題是:未提出關鍵技術假設文件與專家意見引用之細節;這一點不符合ASME/ ANS PRA標準。也許更重要的是運用專家意見並無實質根據,但會在許多類別(bin)裡的火災起火頻率上有保守的影響。此外NUREG/ CR-6850在起火頻率方面引用遠在1968年的資料記錄,那時的防火法規及做法與1990年代以後有實質上的差異。EPRI Interim Technical Report 1016735討論此類重大差異問題,並統計分析1990年代較早期火災發生頻率明顯下降的現象。
EPRI正在以符合ASME/ ANS PRA標準的技術詮釋方式,計入廠間差異性,以改進火災發生率的計算方法,也與實際運轉經驗符合。該作業關鍵因素包括自最新的FEDB獲得更新的事件資訊。這項工作正依EPRI-NRC備忘錄與NRC合作進行中。
組件導向的起火頻率
第三個部份是起火頻率之處理改善。除了以現有資料來更新頻率之外,訂定起火頻率的基本方法須改進。NUREG/ CR-6850所用「組件導向」起火頻率方法是依「配置技術」成份大於組件導向成份,結果導致有如「有4部EDG的電廠其柴油機起火頻率是有2部EDG的廠的一半」的結果。類似狀況已發生在其他類別,如電氣箱、泵、空壓機等等。EPRI和一些業主團體正携手蒐集資料以促其改善。
另一個問題與每一類別引用實際事件特性有關,實際事件特性與其特定情境細節不符。應特別注意瞬間起火(transient fire ignition)頻率類別,因為實際瞬間起火事件的瞬間易燃物與相關的試驗不合。此外,瞬間起火頻率所用配置技術相對簡單,無法適當詮釋類似「瞬發禁止區域」(transit free zones)等的行政管制措施之貢獻。
最後,將火災事件分成40類別(Bins),對起火源類別之頻率與特性之詮釋引起挑戰,許多小的資料組只有一個事件存在。針對情境重新審視如何組織、特性描述與分析這些資料等有其必要。
3.1.2火災嚴重性特性描述
火災嚴重性之處理是另一需要改善實際性的領域。不只是電氣箱火災生成,油類火災之生成描述也要加以處理。關鍵偏差在於NUREG/ CR-6850的處理方式是:縱使火災生成之前已有滅火或控制行為,仍然自FEDB的事件以t2計算生成階段。意即FEDB在整個生成過程都以同一特定比率成長。以電氣箱為例,其時間架構是12分鐘,乃是依據與實際火災不太相像的測試所導出。
油類火災的處理相對簡單,柴油發電機的案例與導出火災頻率的FEDB事件不匹配,FAQ 08-044調整了MFW泵油類火災之計算,但其他組件需要類似之更新:
業主團體已配合EPRI進行這些組件油類火災的改進。
此外,改善後的FEDB期望能提供火災嚴重性大幅加強處理後大量的資料。這些研究領域必須與FEDB的發展分析行動配合。
3.1.3初期偵測的影響(Credit for Incipient Detection)
原始的NUREG/ CR-6850方法論未提供對初期偵測影響的判定準則。FAQ 07-0046對部分申請者提供了一個改善方法。運用電氣箱外初期偵測系統需要特別處理,且要以特別的技術根據來保證與申請者之初期偵測系統功能相符。同樣的,FEDB資料收集將提供更多出其火災生成的資訊。
此外,NRC已計劃對初期火災偵測系統進行測試。此測試將提供初期偵測系統頻譜之處理有價值之輸入資料。
3.1.4壓制滅火與控制
NUREG/ CR-6850引自FEDB之滅火處理資料相對薄弱,這些資料限制了對實際滅火能力之詮釋。改善後的EPRI FEDB資料將使滅火與控制之貢獻效應大為提高。
NUREG/ CR-6850對火災控制有清楚的說明。經驗顯示重大火災往往初期控制比滅火重要。許多案例火災反應是控制火勢,再處理週遭設備熱負載,直到火災可被熄滅或可燃物耗盡。傳說中有案例90分鐘滅火而未宣佈火災,周圍設備也未受損壞。
這些改善行動亦要配合FEDB更新作業配合。
3.2 第2類:火災損害評估
此類行動包括火災生成和熱釋放高峯期到熄滅,包括經由模式化評估損害。
3.2.1 火災生成(Fire Growth)假設
火災生成,特別是在電氣箱,是火災實際量化一個重要的輸入資料。NUREG/ CR-6850對電氣箱火災生成率的處理非常粗略,且對影響生成比率(development rate)和高峯熱釋放率(peak heat release rate)的許多特定狀況因數沒有說明。其中限制通風之影響就是一個例子。
FEDB內的火災事件在發生後並未顯示與t2之生成期有關。然而,NUREG/ CR-6850保守假設電氣箱(Bin 15)火災生成率從初期到熱尖峯釋放時間為15分鐘。人為設定之「控制和滅火等干涉行動之限制」可能是電氣箱火災風險被高估的主要原因。改善FEDB時應提供較好的火災生成假設依據,因為現有參考依據與電廠實際狀況關聯性甚少,已是清楚的事實。還有要注意其他類別引用自生成至尖峯熱釋放時間假設為12分鐘的情況,如:泵、馬達火災、充電器、與其他電氣性火災等均引用同樣的生成率假設。
另NUREG/ CR-27研究報告內所述試驗即12分鐘之假設主要依據。
為引燃電氣箱內電纜,改測試採用瞬間燃燒火源,用一個聚乙烯塑膠桶盛裝:
據其描述火焰高達3呎,該桶與內容物約35分鐘燒盡。在早期的範圍測試,電纜要放置在火焰之上,電纜束要分開以持續燃燒。
該試驗顯示聚乙烯桶在12分鐘左右燃燒時熱尖峯釋放約在30 kW。NUREG/ CR-4527也有其他類似測試結果,例如有2類測試並未引燃並擴散到電纜,卻有類近似的熱尖峯釋放時間(≈12分)。
後來又做了一些試驗,用不合格的電纜,而電氣箱門保持開啟讓空氣流動量最大,甚至有一個試驗用了15加侖的「庚烷」(heptane)做燃燒源。
最重要的結果發現,所有火災成長到熱尖峯釋放時間大致符合前述丙酮和 Kimwipe酒精拭紙的試驗之成長率符合。在NUREG/ CR-6850 Table G-2顯示生成至熱尖峯釋放時間大致符合,接近12分鐘。有趣的部分是,前述電纜並未引燃的試驗結果,但也列入生成率總結內。尤其,燃燒源對火災生成率的影響效應並未清楚驗證。因此,NUREG/ CR-6850引用12分鐘來反應電氣箱火災生成與實際火災之關係並未完全澄清。實際上資料顯示,起火源對生成率具重大影響,至少有間接重大影響。
最後NUREG/ CR-4527也結論該試驗合格電纜與不合格電纜測試結果有極大差異,且通風效果也有重大影響。
引用NUREG/ CR-6850資料導出火災生成率和損害的潛在嚴重高估主因如下:
- 該測試之設計用來引發火災損害且依賴大燃燒源來引發和支持火勢。
- 所有火災均被以「可能傳導擴大」之型式來處理。
- 火災生成率用瞬間燃燒源(“transient” ignition source)(丙酮和kimwipe) 設定。
- 以10~15加侖庚烷作燃燒源的測試結果納入試驗資料。
- 大多數測試電氣箱門未關或未設箱門。
- 許多試驗以不合格電纜測試。
- 長板箱(Benchboard)和直立箱(vertical cabinets)以同樣方式處理。
其結果顯示FPRA引用火災損害率和潛在損害被高估,且成長時間短,降低了電廠人員,如運轉員與消防隊,介入控制和滅火的可能性。此類處理應加入較佳的經驗、資料,和增加機械化處理(mechanistic treatment)的電氣箱參數,如:通風限制火災、合格/不合格電纜、電氣箱種類等等。
3.2.2尖峯熱釋放率(Peak Heat Release Rates)
如Sec.2所討論,PHRR是定義燃燒源引起之損害重要因素。應調查PHRR相關的假設,並針對電氣箱、瞬間燃燒源、熱作(hot work)、和泵、與風扇等各類電氣火災加以改善。
電氣箱
如Sec.2.3所討論,電氣箱火災是目前FPRA內CDF主要的影響因素。運轉經驗所觀察到的火災損害,與「使用火災模式依據假設的尖峯HRR輸入」所算出的火災損害不相符合,因而造成火災效應之高估,且有可能混淆風險告知決策。
尖峯HRR效應影響訂定之基準幾無文件資料,因此要自假設的尖峯HRR來作導出之驗證,非常困難。因為不知其出處,分析者只好自行去採用各種不同的基準。專家判定其間運用情形殊不可解,且不能符合ASME/ANS PRA Standard之要求。
電氣箱火災尖峯HRR假設分類非常簡單,僅分為5類,與試驗狀況也不合。事實上,設定尖峯HRR的測試狀況有些含混,例如電氣箱數值內含合格電纜卻引用不合格電纜資料。許多測試結果是開啟電氣箱,但沒有開啟電氣箱之類別(bin),故所有電氣箱只能引用該測試結果。
EPRI正進行一項研究,發展更細緻的電氣箱尖峯HRR設定值。
瞬間燃燒源(Transient Ignition Sources)
NUREG/ CR-6850瞬間燃燒源以三類分別評估其特定頻率,其假設尖峯HRR是以垃圾袋起火試驗得來。但FEDB事件之瞬間燃燒源均為空間加熱器、延長線、以及鷹架等。事實上FEDB只有一個事件是以垃圾容器引起火災事件。又再一次,用以定義火災頻率和火損之假設無法連貫。
熱作(Hot Work)
熱作引發火災事件發生頻率也是不能與實際運轉經驗連貫的項目。主要的熱作引發火災事件均發生在Appendix R 生效之前(pre- Appendix R)。新的FEDB應依實際熱作引發火災且按現行消防規定通報的資料來加以補充。其替代方法也許可將尖峯HRR與熱作引起火災的方式連結起來,要比專斷地自瞬間火源導出的HRR好些。
其他火源
尖峯HRR之評定尚有許多不同的議題,在類似電氣箱火災等關鍵類別作比較實際的修正的同時,也期望在尖峯HRR的簡化/假設方面加以改善。泵與風扇的電氣火災就是例子。NUREG/ CR-6850說明泵與風扇的電氣火災尖峯HRR導自電氣箱火災試驗且「頗為保守」(Considered conservative),以電廠特定基準而言,其影響可是極大的。另一個泵火災的處理有趣的現象是5馬力以上均引用同樣的尖峯HRR,也就是說小的廢棄物傳送泵的電氣火災處理與極大的循環水泵之處理方式是相同的。
3.2.3火災損害評估
NUREG/ CR-6850火災損害相關包含了各種假設,例如在開關箱和母線(bus)通道裡的高能故障電弧(HEAF)、敏感電子設備的損害等。
開關室(Switchgear)與線槽道之高能故障電弧HEAF。
目前這些HEAF之處理是另一個簡化方法導致不當概括界定許多狀況之中的一個案例,尤其是低電壓狀況,但可能適用於部分的開關室。如果電氣箱處理有所改善,那麼HEAF事件會變成火災風險影響的首位,因此要以更詳細的審查來增補更多資訊。
敏感電子設備之損害
目前沒有敏感電子設備處理的導則,甚至對適用環境、適用設備、設備損害、以及損害模式等尚無適當的定義,因此保守假設t=0時就損壞。
3.2.4火災傳播
電氣箱火災通常假設產生大量熱釋出且導致損壞電氣箱內部。運轉經驗則並不支持此一假設。
原FAQ 08-0043火災傳播之處理以封閉狀態(但不是「密封良好」)之低壓電氣箱/MCC火災來測試,但在最後改版時被NRC刪去。如繼續改善FEDB可引用新改善資料,並驗證非傳播(Non -propagation)的可能性。
3.2.5火災模式化
務實的火災PRA之火災模式化是重要因素。現有火災模式工具對建立新的導則有許多限制。EPRI與NRC合作草擬了一份導則NUREG-1934,其初版接受了大量業界建議正進行重寫。
即使是已改善的導則,各種不同的火災模式不確定性影響了火災模式運作結果。期望要有一個針對火災模式不準度處理的整體方法以避免使用不當的概括假設。
3.3 第3類:電廠影響、火災PRA情境、與量化
本類行動包括將火災損害轉化為可以在火災PRA模式內加以模式化的效應。
3.3.1活線短路(Hot Shorts)的處理
直流與交流電路活線短路之處理是FPRA重要的部分。目前對活線短路處理方法是用測試資料評估其演變過程。例如:最近的直流電路測試結果顯示可以再改進處理直流活線短路的承受時間。目前,「直流活線短路」均被要求假設會發生且一直持續。因為DC電路控制許多重要組件,諸如PWR的 PORV及BWR 的SRV等,這些假設會戲劇化地影響意外情境分析,如:LOCA與「非LOCA」。故要適當引用其測試結果和預測,以確保適用於FPRA的是實際可用的方法。
3.3.2 人因可靠性
NUREG/ CR-6850在人因失效事件的處理與量化幾無導則而消極地以HEPs=1.0概括處理。最近出版的NUREG-1921納入了業界實質意見,提出價值甚低而繁瑣的過濾程序。NUREG-1921已在修訂中,必須儘快完成以提供可用在FPRA的人因行為之實際方法。控制室火災是人因行為涉入滅火與反應的特殊案例,已有案例上修到納入「放棄撤離控制室」。
3.3.3控制室火災模式化
控制室火災應依實際情況加入FPRA,並以重大風險因素處理。控制室火災涉及在電廠經常有人而且非常重要的區域內複雜空間的挑戰,被偵測到而介入的機會很大,因此使對控制室火災之處理與大部分其他電氣箱火災不同。EPRI也正在進行研究改進對其影響之處理。
3.3.4 FPRA模式之進展
在改進火災模式之原始輸入資料時,期望對FPRA模式簡化方面有所改善。故障處理時間部分應加強,例如電纜故障和誤操作。此外,大部分FPRA假設火災導致機組跳機。初步運轉經驗評估顯示,火災導致機組跳機或重大降載因發生電廠不同區域而異,平均機率是1/8,即使在開關室(switchgear room)、控制室、及反應器/輔助廠房對電廠造成的混亂都算是相對適度可能性。假設電廠跳機之類的版本對「假設火災損害未直接引起跳機的情境」有重大影響(直接降低CDF)。
4.0 結論與建議
根據業界火災PRA執行結果和預測,以顯示NUREG/ CR- 6850/ EPRI TR-1011989內含了過度保守傾向,導致結果偏差和預測偏頗。FQA後增補處理程序矯正了一部分保守傾向,但有更多仍待加強處理。
4.1結論
此議題的基本根源是採用簡化方法來定義火災危險和以概括假設來描述火災事件特性。追根究底就是按照NUREG/ CR-6850所建立的FPRA不切實際。下表為審查總結整理。
結 論
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選 定 依 據
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火災特性描述與運轉經驗不符
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嚴重火災發生次數被高估
假設性的火災生成率和嚴重性,如:電氣箱與嚴重油類火災:12分鐘
火災控制之正面效應未被納入考量
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高估風險量化水準
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依NUREG/ CR-6850所建立的之FPRA預測高CCDP火災發生率高,但NRC的ASP與ROP先前已予以驗證。
預測頻率和誤操作與運轉經驗不符。
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不平衡的保守傾向矇蔽關鍵風險預測真相且導致不當決策
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簡化導致對“Bin”的概括性處理
高估火災損害導致對電廠設計變更風險增加的低估
假設所有火災均挑戰電廠,如:機組跳機
行政管制正面效應未被納入考量
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切合實際的FPRA應是NRC和業界共同的目標。保守傾向會扭曲PRA的決策:
* 保守傾向的結果會矇蔽重要風險因素之影響。
* 保守性的火災特性描述會矇蔽電廠變更的重要性,包括設備故障的風險增加
* 保守傾向整體而言會誤導決策
4.2建議業界研究領域(Recommended Areas of Industry Research)
EPRI在2009年草擬火災PRA行動基礎(Action Matrix)作為澄清和整合業界PRA方法之行動手段,其欲改進研究之項目、範圍、目標、行動等以下表來說明,大致期間為2011~2014年。許多重要火災PRA有關行動已在業界推行之中,主要目標是增進FPRA之實際性。FEDB之改進主要是對議題關鍵元素之了解,且也改善了許多技術議題,如:手動滅火、初始火災生成等改善處理。EPRI正與NRC合作確保新方法和資訊可被持照者引用。
火災PRA實際化改善主要業界研究行動一欄表
改善目標
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EPRI研究範圍
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EPRI研究行動
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優先等級
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負責單位
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火災事件特性描述
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1.1
火災事件資料庫
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1.1.1修定資料結構以符合FPRA使用,如:起火頻率、偵測與滅火可能性,消防隊職責、其他。
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高
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EPRI/RES
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1.1.2自業界蒐集火災事件資料
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高
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PWROG
BWROG
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1.1.3定義實際性火災事件分類架構並應用於事件
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高
|
EPRI
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1.1.4蒐集組件數量並應用於資料庫
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高
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EPRI/OGs
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1.1.5建立火災事件資料庫第1版(FEDB)與報告
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高
|
EPRI
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1.1.6轉為長程資料收集成果
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高
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INPO
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1.2
頻率火災發生
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1.2.1改善發生頻率之計算方法
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高
|
EPRI
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1.2.2建立火災發生頻率
|
高
|
EPRI
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1.2.3建立組件導向的火災發生率
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高
|
EPRI
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1.2.4引用自初始執行經驗之預測來更新發生頻率
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中
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EPRI
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火災嚴重性特性描述
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1.3
電氣箱初始火災生成
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1.3.1自FEDB引用資料來描述在火災前偵測和終止之特性
|
低
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EPRI/UMD
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1.4
油類火災嚴重性
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1.4.1 泵
|
高
|
PWROG
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1.4.2 變壓器
|
高
|
PWROG
|
1.4.3 柴油發電機
|
高
|
PWROG
|
初始偵測效應
|
1.5
初始偵測成效
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1.5.1 改善FAQ 08-046
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中
|
EPRI
|
1.5.2 初始火災偵測試驗(NRC主導)
|
低
|
EPRI/RES
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滅火和控制效應
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1.6
滅火機率
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1.6.1建立「建議性非滅火曲線」(non-suppression curves)
|
高
|
BWROG/GEH
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1.6.2依據現行資料庫改進處理方式
|
中
|
GEH
|
1.6.3依據已更新資料庫改進處理方式
|
中
|
EPRI
|
火災生成假設
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2.1
火災生成資料比對
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2.1.1審查影響火災生成率之滅火因素資料(合格對不合格電纜、通風等)
|
中
|
EPRI
|
2.1.2依據已更新資料庫改善處理方式
|
中
|
EPRI
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尖峯熱釋率
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2.2
電氣箱尖峯熱釋放率(HRR)
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2.2.1審查可用資料
|
高
|
EPRI
|
2.2.2處理通風限制之電氣箱
|
高
|
EPRI
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2.2.3如有需要建立試驗計算
|
低
|
EPRI/RES
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2.3
瞬變燃燒源之HRR
|
2.3.1審查資料庫並建立改版處理
|
中
|
EPRI
|
2.4
熱作之HRR
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2.4.1審查資料庫和建立改版處理
|
中
|
EPRI
|
2.5
其他HRR
|
2.5.1審查資料庫和建立改版處理
|
中
|
EPRI
|
火損評估
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2.6
開關室(Switch Gear) HEAF影響區(ZOI)
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2.6.1審查開關室火災事件資料
|
中
|
EPRI
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2.6.2中壓開關室改版處理格式化
|
低
|
EPRI
|
2.6.3低壓開關室改版處理格式化
|
低
|
EPRI
|
2.7
母線槽HEAF ZOI
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2.7.1審查資料與改版處理格式化
|
低
|
EPRI
|
2.8
敏感電子設備損壞
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2.8.1改版處理格式化避免全部損壞之假設
|
低
|
EPRI
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火災傳播
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2.9
電氣箱傳播
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2.9.1審查資料庫依據電氣箱特定固數建立改版處理
|
中
|
GEH
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火災模式化
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2.10
火災模式化導則
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2.10.1完成火災模式化導則(FMUG)
|
高
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EPRI/RES
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熱線短路
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3.1
AC熱短路機率及持續時間
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3.1.1 審查測試結果建立改版處理加強FAQ 08-0051
|
中
|
EPRI
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3.2
DC電路熱短路機率及持續時間
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3.2.1 審查測試結果建立改版處理
|
中
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EPRI/RES
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3.2.2進行現象辨證與排序表列(DIRT)專門小組
|
中
|
EPRI/RES
|
3.2.3同業評估
|
中
|
EPRI/RES
|
3.2.4編寫報告
|
中
|
EPRI/RES
|
人因可靠性
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3.3
PRA人因可靠性分析(HRA)方法與績效整理因素
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3.3.1更新NUREG-192
|
高
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EPRI/RES
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3.3.2適需要修訂EPRI HRA報告
|
低
|
EPRI
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控制室火災模式化
|
3.4
控制室模式化與處理
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3.4.1改善處理方式
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中
|
EPRI
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3.5
處理不切實際之模式簡化
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3.5.1處理每次火災均引起跳機之假設
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中
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EPRI
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3.5.2處理通風系統故障引起設備立即故障之假設
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低
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EPRI
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