作者：张毅
1 概述
核电厂的消防设施，除应发挥与一般工业及民用建筑消防设施相同的防火、灭火等功能，预防和减少火灾危害外，更要确保不发生因火灾事故而引发放射性泄漏的核安全事故，因此核电厂消防设施的监督管理工作十分重要且具有其特殊性。
核电厂消防设施性能评价应统筹考虑消防设施对核安全影响、系统整体功能影响、火灾区域敏感性、设备可接近性等指标，并应对不同系统及设备各指标值进行筛选、分级管理。故，选取一种合理的分级方法无疑会推动该项工作的科学、有效实施。
失效模式与影响分析(FMEA)法是一种常用的安全评价方法，在安全评价领域被广泛应用。核电厂消防设施性能评价过程中可参考该评价方法的故障类型及分级理念，同时结合核电厂消防设施性能评价需要，制定出合适的分级方法，指导评价工作的开展。
2 失效模式与影响分析(FMEA)
2.1FMEA的起源及发展
失效模式和影响分析(Failure Modes and EffectsAnalysis，FMEA)法起源于上世纪50年代美国古拉曼飞机公司，主要应用于战斗机设计开发过程中的设计验证。上世纪80年代，美国戴姆勒克莱斯勒、福特和通用汽车公司开始将其引入汽车制造领域，并逐步在工业制造领域推广开来。目前，FMEA手册已经更新至第4版，在航空航天、汽车制造、核电科技等诸多领域广泛应用。
我国在上世纪80年代引入FMEA理论，并颁布了国家标准GB／T 7826 - 1987《系统可靠性分析技术失效模式和效应分析( FMEA)程序》，该国标的现行版本为GB／T 7826 - 2012／IEC 60812: 2006《系统可靠性分析技术失效模式和影响分析(FMFA)程序》。
2.2 FMEA的基本内容
FMEA是一种识别各种潜在失效模式严重性并给出为降低风险所采取措施的方法。在某些应用中，FMEA包括对各种失效模式发生概率的估计。通过对失效模式可能性的度量，使这种分析方法更加实用。实施FMEA的目的是识别潜在风险、评估风险损害、减少损失。
概括来说，实施FMEA应包括以下基本要素：
a．明确评价目标。“目标”包括两重含义：①行业属性，不同行业特点不同，FMEA所遵循的方法与原理不同：②阶段属性，如同一个领域其设计阶段与运行阶段的FMEA目标不同、方法不同。
b．划分评价单元。划分评价单元是FMEA的关键步骤，评价单元的划分决定了系统可靠性分析的对象，过于笼统难以准确确定其失效模式，失效影响也难以量化；过于细化会造成设备失效模式繁多、故障树层级多，难以客观判断各单元间的相互影响程度，进而对失效影响判断带来干扰。
c．确定失效模式。失效模式确定所分析的最小对象可能的失效种类，是FMEA的核心内容。
d．确定失效影响。失效影响是FMEA的另一个核心内容，是在失效模式的基础上通过一系列判定方法给出定量数据。
e．得出评价结论。
GB／T 7826 - 2012中同时提及了失效模式、影响及危害性分析(Failure Modes，Effects and CriticalityAnalysis，FMECA)，进一步强调了失效的危害性。
3核电厂消防设施分级
3.1 分级目的
核电厂中建（构）筑物包括核岛、常规岛及辅助厂房(BOP)。核岛厂房为以反应堆厂房为中心的建（构）筑物群，是核安全管理的核心区域；常规岛厂房指以发电机为中心的建（构）筑物群，与核安全关联度较大；辅助厂房( BOP)包括一系列的生产车间、仓库、办公楼等建（构）筑物群。
核电厂消防设施范围广、设备种类多，要做好核电厂消防管理应始终围绕保障核安全这个总目标，势必应对消防设施进行分级管理，识别出重要敏感设备并加强管理。
3.2分级原则及目标
核电厂消防设施分级过程遵循以下原则：
a． 以消防设施的本质特征为基础，确定各系统设备的重要度及失效影响。
b．以核安全对防护对象、消防设施功能、辐射防护的要求为条件，确定消防设施失效的危害程度。
基于FMEA的分析方法，设定以下核电厂消防设施分级目标：
a．确立消防设备的故障模式及影响判别指标。
b．确定消防设备的敏感度指标值及敏感度等级。
3.3分级过程
3.3.1划分评价单元
核电厂消防设施以系统功能划分评价单元，评价单元划分如表1所示。
3.3.2敏感度筛选指标
以3.2节所确立的分级原则，敏感度等级筛选指标确定为以下4项：
a． 系统整体功能影响指标( Whole FunctionIndicator，WFI)
即该设备在评价单元中的重要度衡量指标。WFI指标按其失效模式和影响分为3级，设备失效仅造成其自身功能失效为1级；设备失效将直接导致系统部分功能失效为2级；设备失效将直接导致系统整体功能或部分重要功能失效为3级。
b． 保护区域火灾敏感性指标(Zone SusceptibilityIndicator，ZSI)
即该消防设施所保护的区域火灾风险发生概率高低的衡量指标。ZSI指标按其失效模式和影响分为3级，保护区域火灾致灾因素极少，发生火灾的概率低为1级；保护区域具有一定的火灾致灾因素，发生火灾的概率高为2级；保护区域具有较高的火灾致灾因素，发生火灾的概率高为3级。
c．保护区域火灾对核安全的影响指标( NuclearSafety Indicator，NSI)
即除考虑火灾对人员及财产损失外，发生火灾对核安全设施损害程度的衡量指标。保护区域发生火灾对核安全设施无影响，确定为1级；保护区域发生火灾将导致核安全设施功能降级，确定为2级；保护区域发生火灾将直接导致核安全设施功能失效，确定为3级。该指标应综合考虑火灾对核电厂内核安全重要或相关系统的影响，乃至核应急、核辐射对周边区域的影响，是4项指标中因素最复杂、最具核电行业特点的指标，结合核电消防设施多年管理经验及专家意见，该指标在进行敏感度等级计算时加大了权重。
d． 消防设备失效维修的可接近性指标(EquipmentAccessibility Indicator, EAI)
即考虑核电厂消防设施的布置位置不同，失效维修过程给维修人员带来的风险不同，设备失效处置周期也不同，设定该指标。设备处于辐射区外，确定为1级；处于辐射区内，但穿戴辐射防护装备即可进行维修，确定为2级；处于辐射区内，且须停堆状态才允许维修，确定为3级。该指标的设定体现了强烈的与常规建筑防火不同的核电特点。
设备敏感度等级筛选指标汇总如表2所示。
3.3.3敏感度分级
3.3.3.1敏感度分级计算示例
核电厂消防设施种类繁多，篇幅所限，下面仅选取部分典型设备进行FMEA分析并计算敏感度等级。
3.3.3.1.1选取筛选样本
本文所筛选的样本如表3所示。
3.3.3.1.2 FMEA分析过程
对于样本1，存在两种情况：一是对单个探测器的FMEA分析，二是对样本空间内（相同防火区内的同类型设备）全部探测器FMEA分析。对于同一个样本内空间的设备，其ZSI、NSI、EAI是相同的，但单个探测器WFI值的计算比较复杂，涉及到样本数量、探测面积、总线形式等诸多因素，为便于开展FMEA工作，本文以样本空间为单位进行FMEA分析，其结果相比较对单个探测器的FMEA分析会更加严格，更有利于提升对敏感设备的关注度，便于核电厂开展消防设施监督管理工作。
样本1及样本2的FMEA分析过程见表4。
3.3.3.2敏感度分级
针对核电厂消防设施失效后果，FMEA中的严酷度在消防设施敏感度分级过程中用敏感度代替，并将其敏感度等级定为4级，如表5所示。
3.3.3.3确定敏感度等级
核电厂消防设施敏感度等级的确定过程，结合敏感度指标值及FMEA所确定的敏感度分级两大要素开展。
首先，对核电厂消防设施开展敏感度各项指标（WFI、ZSI、NSI、EAI）值的判别，判别过程有以下3个基本原则：
a．位于相同防火小区的同型号设备，取其相同的敏感度等级。
b．组合机柜难以开展整体敏感度计算时，按功能进行部件级计算。
c．设备敏感度指标值一般采用专家评审法确定。
设备敏感度指标值确定后，开展敏感度值的计算，敏感值计算采用下式：
最后按表6确定设备敏感度等级，形成核电厂消防设施分级管理清单。
4 结语
本文所述的一种基于FMEA的核电厂消防设施分级方法，能够对核电厂消防设施敏感度分级管理工作提供理论指导，并能在核电厂消防设施性能评价及日常监督管理工作过程中发挥作用，提升核电厂消防设施管理水平，为核电厂消防安全乃至核安全提供有力支撑。
5摘 要：消防设施性能评价是核电厂消防安全监督及核安全管理的一项重要工作，兼具核安全特征及消防系统的行业属性，核电厂消防设施性能评价在符合消防行业一般原则下，还具有较强的行业特征。提出了一种基于失效模式与影响分析(FMEA)法的核电厂消防设施敏感度等级划分方法，通过设定适合核电厂消防设施敏感度等级的指标及判定原则，并通过一定的经验分析及数学计算，进而确定各消防设施敏感度等级，指导核电厂消防设施性能评价工作的开展。
