It has been criticized that conventional human reliability analysis (HRA) methodologies for probabilistic safety assessment (PSA) have been focused on the quantification of human error probability (HEP) without detailed analysis of human cognitive processes such as situation assessment or decision-making which are crticial to successful response to emergency situations. This paper introduces a new human reliability analysis (HRA) methodology, AGAPE-ET (A guidance And Procedure for Human Error Analysis for Emergency Tasks), focused on the qualitative error analysis of emergency tasks from the viewpoint of the performance of human cognitive function. The AGAPE-ET method is based on the simplified cognitive model and a taxonomy of influencing factors. By each cognitive function, error causes or error-likely situations have been identified considering the characteristics of the performance of each cognitive function and influencing mechanism of PIFs on the cognitive function. Then, overall human error analysis process is designed considering the cognitive demand of the required task. The application to an emergency task shows that the proposed method is useful to identify task vulnerabilities associated with the performance of emergency tasks.
The most important non-functional requirements for dependability of any Embedded Real-Time Safety Systems are safety, availability and reliability requirements. System architecture plays the primary role in achieving these requirements. Compliance with these non-functional requirements should be ensured early in the development cycle with appropriate considerations during architectural design. In this paper, we present an application of system architecture modeling for quantitative assessment of system dependability. We use probabilistic model checker (PRISM), for dependability analysis of the DTMC model derived from system architecture model. In general, the model checking techniques do not scale well for analyzing large systems, because of prohibitively large state space. It limits the use of model checking techniques in analyzing the systems of practical interest. We propose abstraction based compositional analysis methodology to circumvent this limitation. The effectiveness of the proposed methodology has been demonstrated using the case study involving the dependability analysis of safety system of a large Pressurized Water Reactor (PWR).
The failure probabilities of the reactor pressure vessel (RPV) for low temperature over-pressurization (LTOP) and cool-down transients are calculated in this study. For the cool-down transient, a pressure-temperature limit curve is generated in accordance with Section XI, Appendix G of the American Society of Mechanical Engineers (ASME) code, from which safety margin factors are deliberately removed for the probabilistic fracture mechanics analysis. Then, sensitivity analyses are conducted to understand the effects of some input parameters. For the LTOP transient, the failure of the RPV mostly occurs during the period of the abrupt pressure rise. For the cool-down transient, the decrease of the fracture toughness with temperature and time plays a main role in RPV failure at the end of the cool-down process. As expected, the failure probability increases with increasing fluence, Cu and Ni contents, and initial reference temperature-nil ductility transition ($RT_{NDT}$). The effect of warm prestressing on the vessel failure probability for LTOP is not significant because most of the failures happen before the stress intensity factor reaches the peak value while its effect reduces the failure probability by more than one order of magnitude for the cool-down transient.
Composite sandwich structure can improve the specific bending stiffness significantly and save the weight nearly 30 percent compared with the composite laminates. However, it has more inherent uncertainties of the material property caused by manufacturing process than metals. Therefore, the reliability-based probabilistic design approach is required. In this paper, the PMS(Probabilistic Margin of Safety) is calculated for the simplified fuselage structure made of composite sandwich to provide the probabilistic reasonable evidence that the classical design method based on the safety factor cannot ensure the structural safety. In this phase, the probability density function estimated by CMCS(Crude Monte-Carlo Simulation) is used. Furthermore, the RBDO(Reliability-Based Design Optimization) under the probabilistic constraint are performed, and the RBDO-MPDF(RBDO by Moving Probability Density Function) is proposed for an efficient computation. The examined results in this paper can be helpful for advanced design techniques to ensure the reliability of structures under the uncertainty and computationally inexpensive RBDO methods.
Probabilistic analysis is a powerful method to quantify variability and uncertainty common in engineering geology fields. In rock slope engineering, the uncertainty and variation may be in the form of scatter in orientations and geometries of discontinuities, and also test results. However, in the deterministic analysis, the factor of safety which is used to ensure stability of rock slopes, is based on the fixed representative values for each parameter without a consideration of the scattering in data. For comparison, in the probabilistic analysis, these discontinuity parameters are considered as random variables, and therefore, the reliability and probability theories are utilized to evaluate the possibility of slope failure. Therefore, in the probabilistic analysis, the factor of safety is considered as a random variable and replaced by the probability of failure to measure the level of slope stability. In this study, the stochastic properties of discontinuity parameters are evaluated and the stability of rock slope is analyzed based on the random properties of discontinuity parameters. Then, the results between the deterministic analysis and the probabilistic analysis are compared and the differences between the two analysis methods are explained.
The purpose of this research is to introduce the technical standard of accident sequence precursor (ASP) analysis, and to propose a case study using the dynamic-probabilistic safety assessment (D-PSA) approach. The D-PSA approach can aid in the determination of high-risk/low-frequency accident scenarios from all potential scenarios. It can also be used to investigate the dynamic interaction between the physical state and the actions of the operator in an accident situation for risk quantification. This approach lends significant potential for safety analysis. Furthermore, the D-PSA approach provides a more realistic risk assessment by minimizing assumptions used in the conventional PSA model so-called the static-PSA model, which are relatively static in comparison. We performed risk quantification of a steam generator tube rupture (SGTR) accident using the dynamic event tree (DET) methodology, which is the most widely used methodology in D-PSA. The risk quantification results of D-PSA and S-PSA are compared and evaluated. Suggestions and recommendations for using D-PSA are described in order to provide a technical perspective.
Se-Hyeok Lee;Changuk Mun;Sangki Park;Jeong-Rae Cho;Junho Song
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.36
no.4
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pp.273-282
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2023
Probabilistic safety assessment (PSA) has been widely used to evaluate the seismic risk of nuclear power plants (NPPs). However, studies on seismic PSA for process plants, such as gas plants, oil refineries, and chemical plants, have been scarce. This is because the major disasters to which these process plants are vulnerable include explosions, fires, and release (or dispersion) of toxic chemicals. However, seismic PSA is essential for the plants located in regions with significant earthquake risks. Seismic PSA entails probabilistic seismic hazard analysis (PSHA), event tree analysis (ETA), fault tree analysis (FTA), and fragility analysis for the structures and essential equipment items. Among those analyses, ETA can depict the accident sequence for core damage, which is the worst disaster and top event concerning NPPs. However, there is no general top event with regard to process plants. Therefore, PSA cannot be directly applied to process plants. Moreover, there is a paucity of studies on developing fragility curves for various equipment. This paper introduces PSA for gas plants based on FTA, which is then transformed into Bayesian network, that is, a probabilistic graph model that can aid risk-informed decision-making. Finally, the proposed method is applied to a gas plant, and several decision-making cases are demonstrated.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.55
no.3
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pp.75-84
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2013
The seepage quantity analysis of reservoir embankment is very important for assessment of embankment safety. However, the conventional analysis does not consider uncertainty of soil properties. Permeability is known that the coefficient of variation is larger than other soil properties and seepage quantity is highly dependent on the permeability of embankment. Therefore, probabilistic analysis should be carried out for seepage analysis. To designers, however, the probabilistic analysis is not an easy task. In this paper, the method that can be performed probabilistic analysis easily and efficiently through the numerical analysis based commercial program is proposed. Stochastic response surface method is used for approximate the limit state function and when estimating the coefficients, the moving least squares method is applied in order to reduce local error. The probabilistic analysis is performed by LHC-MCS through the response surface. This method was applied to two type (homogeneous, core zone) earth dams and permeability of embankment body and core are considered as random variables. As a result, seepage quantity was predicted effectively by response surface and probabilistic analysis could be successfully implemented.
This paper quantitatively presents the effects of important factors of the probabilistic safety assessment (PSA) of safety-critical digital systems. The result which is quantified using fault tree analysis methodology shows that these factors remarkably affect the system safety. In this paper we list the factors which should be represented by the model for PSA. Based on the PSA experience, we select three important factors which are expected to dominate the system unavailability. They are the avoidance of common cause failure, the coverage of fault tolerant mechanisms and software failure probability. We Quantitatively demonstrate the effect of these three factors. The broader usage of digital equipment in nuclear power plants gives rise to the safety problems. Even though conventional PSA methods are immature for applying to microprocessor-based digital systems, practical needs force us to apply it because the result of PSA plays an important role in proving the safety of a designed system. We expect the analysis result to provide valuable feedback to the designers of digital safety- critical systems.
With emphasis on safety, this study addresses for better design condition for the cooling system in a wet-type interim spent fuel storage facility, using a probabilistic safety assessment method. To incorporate the design renovation into the design phase, a simple approach is proposed. By taking the cooling system of a reference design, a fault tree analysis was performed to identify the weak point of the considered system, and then basic factors for design renovation were defined. A total of 21 design alternatives were selected through the combination of the basic factors. Finally, the optimum design alternative for the cooling system is derived by means of the cost and effect analysis based on the estimated cost, system reliability and assumed probabilistic safety criteria. With the assumption that the failure frequency of at-reactor spent fuel cooling system compiles with probabilistic safety criteria for the interim spent fuel cooling system, it was shown that the optimum alternative should have l00% cooling loop redundancy with one pump per cooling loop and a cleanup system installed separately from the main loop. Furthermore, it also should be classified into safety system. The result of this study can be used as a useful basis to identify factors of safety concern and to establish design requirements in the future. The method also can be applied for other nuclear facilities.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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