(GRS 565) Automated Integration and Network-Based Analysis of Hazard Impacts within Probabilistic Safety Analysis (PSA) Models

Autor: 
N. Berner
Jahr: 
2020

Die umfassende systematische Berücksichtigung einer Vielzahl real zu unterstellender übergreifender Einwirkungen (Englisch als Hazards bezeichnet) – einschließlich der Einwirkungskombinationen abhängiger wie unabhängiger Einwirkungen – führt zu einer wesentlichen systematischen Erweiterung bisheriger probabilistischer Sicherheitsanalysen (PSA) für komplexe technische Systeme (z. B. eines Kernkraftwerks). Die Berücksichtigung von Auswirkungen solcher Einwirkungen stellt insofern eine große Herausforderung dar, da selbst die Auswirkungen einer einzelnen übergreifenden Einwirkung komplex und spezifisch für das jeweilige Anlagensystem sein können.

Um ausgewählte übergreifende Einwirkungen auf ein komplexes Anlagensystem abzubilden, wird ein allgemeiner Ansatz verfolgt, der auf der Identifizierung relevanter, voneinander abhängiger Raumbereiche (sogenannter Compartments), die von der zu berücksichtigenden Einwirkung unterschiedlich betroffen sind, basiert. Eine PSA für übergreifende Einwirkungen, die auch als Hazards PSA bezeichnet wird, lässt sich dabei möglichst effizient mittels einer automatisierten Integration der abgeleiteten relevanten Raumbereiche (als Hazard Compartments, kurz HCs, bezeichnet) in die Fehlerbäume für die von der Einwirkung betroffenen sicherheitsrelevanten Bauteile, Systeme und Komponenten erstellen. Zu diesem Zweck hat die GRS die agentenbasierte Software pyRiskRobot entwickelt, mit welcher komplexe und aufwendige topologische Operatio-nen effizient durchgeführt werden können, so dass übergreifende Einwirkungen zuverlässig in PSA-Anlagenmodelle der Stufe 1 integriert werden können.

Da die Abhängigkeiten der HCs selbst höchst komplex sind, wurde ein netzwerkbasierter Analyseansatz für HCs erarbeitet, um die Auswirkungen einer übergreifenden Einwirkung noch vor Integration in das PSA-Anlagenmodell zu organisieren, visualisieren und analysieren. Das breite Spektrum deskriptiver Netzwerkmaße ermöglicht es, wichtige Netzwerkelemente (d. h. HCs) zu identifizieren und mehrere Netzwerke (d. h. Auswirkungen verschiedener Hazards) auf lokaler und globaler Ebene zu vergleichen. Der netzwerkbasierte Ansatz wurde im Rahmen der HC-Abhängigkeitsanalyse für einen anlageninternen Brand in einer Referenzanlage erprobt. Basierend darauf wurden mögliche Strategien zur Anpassung und Erweiterung des untersuchten HC-Netzwerkes für weitere übergreifende Einwirkungen, wie beispielsweise anlagenexterne Überflutungsereignisse, diskutiert.

Das Konzept der netzwerkbasierten Analyse einzelner HC-Abhängigkeiten lässt sich auf einen mehrdimensionalen netzwerkbasierten Ansatz zur einheitlichen Untersuchung mehrerer Hazards als Schichten eines Multiplexnetzwerks erweitern. Dieser Ansatz dient als zusätzlicher, ergänzender Analyseschritt, um die Abhängigkeiten der HCs vor ihrer Integration in ein PSA-Anlagemodell der Stufe 1 zu untersuchen. Darüber hinaus liefert der Ansatz die methodischen Grundlagen, um Korrelationen zwischen verschiedenen übergreifenden Einwirkungen zu berücksichtigen, die über die grundlegende Annahme unabhängiger Ereignisse infolge übergreifender Einwirkungen deutlich hinausgehen.