核設施退役安全指標體系建立及綜合評價

肖格+鄒樹梁+唐德文+匡雅

摘要：針對復雜的核設施退役過程，對其中可能產生的安全隱患進行了分析，利用專家打分的方法對影響因素進行篩選并初步建立了評價指標體系。利用層次分析法建立了多指標評價模型，通過兩兩比較構造判斷矩陣從而計算出各級指標的權重，得到了各因素的重要度排序。

關鍵詞：核設施退役；指標體系；AHP

中圖分類號：X946

文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）24-0001-04

1 引言

根據國際原子能機構（IAEA）的估計，全球約有2800座核設施需要在未來的幾十年中退役[1]。世界核能協會估算，全世界已有超過90座商業核電堆，50座核燃料設施，100座鈾礦冶設施，250座研究堆退出運行，許多正在退役，有的已經成功退役。在歐盟，166個反應堆中的1/3將于2025年要被關閉進入退役階段。由此可見，核設施的退役問題將成為人類亟待解決的重要難題。

由于核設施退役系統龐大而復雜，對其進行安全評價所需要涉及的因素和存在的問題較多，其評價過程中常包含著許多不確定性、隨機性和模糊性。因此選擇合適的評價指標體系是進行安全評價的基礎，沒有一套科學、可行、可信的指標體系就無法客觀開展評估工作[2]。在退役時，核設施雖然已經停止了運行，很多運行中的有害因素也會隨之消失。然而，還有大量的危險有害因素以及可能會出現的新的問題仍然存在于退役過程中的切割、拆除以及去污工藝當中[3]。目前，對于核設施退役系統，并沒有建立起一套完整的安全評價指標體系[4]。本文將對這些可能出現的影響退役安全性的危險有害因素采用德爾菲法、SPSS聚類分析法進行篩選以及評價指標體系的建立，同時，利用層次分析法（AHP）進行指標權重的排序計算，從而為退役過程的風險控制提供決策依據。

2 指標體系的建立

2.1 影響因素的提出

對于一個多目標、多層次、多功能的復雜系統，影響其綜合效益評價的相關因素較多。如何選取綜合評價指標是一個從無到有的創造過程，而如何從眾多指標中選取一部分有使用價值的因子作為評價指標，又是一個從有到優的篩選過程。

德爾菲法由美國蘭德公司的 Olaf Helmer 和 Norman Dalkey 于 20 世紀 50 年代提出[3]，它是以古希臘城市德爾菲命名的規定程序專家調查法 ，德爾菲法既可用于預測，也可以用于評估。該方法的基本原理是以調查征詢的形式向選定的專家提出一系列問題，并匯總整理專家意見，每完成一次提問和回答的過程稱為一輪。將上輪咨詢所得意見的一致程度和各位專家的不同觀點等信息，匿名反饋給每一位專家，再次征詢意見。如此反復多次（一般情況下為 3～4 輪），使意見趨于一致。由最后一輪征詢得到的專家意見，組合成專家群體的集體意見，針對可能影響核設施退役過程的安全狀況提問，可得到其影響因素可概括如下。

2.1.1 技術可行性

退役過程的技術是退役安全的基本保障，優秀的管理以及良好的系統運行狀態能極大程度降低事故的發生率從而保證設施設備安全退役。具體可分為以下4個方面。

（1）資金投入。合理的資金分配能夠提高設備的可靠性和完善安全系統的建立，資金投入不足則容易導致設備工作效率低、故障率高從而導致事故的發生。

（2）工作時間。操作人員的工作時間越長，出現的對人員造成傷害的可能性也就越大。

（3）廢物排放量。能夠將廢物排放量控制得越低，對環境造成的污染也就越低，退役過程也就會越安全。

（4）設備故障率。經常對設備進行檢查和維修能控制設備的故障率，工作期間設備故障率越高，退役的安全性也就越低。

2.1.2 事故發生率

對于退役過程中高概率發生的事故也應當提前進行防范，比如，放射性照射、火災、電擊、噪聲以及機械傷害。

2.1.3 事故發生后果

前文所述合理的資金投入能減少事故發生概率，但當事故真正發生的時候，對其可能產生的后果也要盡量的控制，產生的后果越小，越能減少大量的損失以及對二次事故的預防?？梢詫υO備損毀、人員傷亡以及環境污染這3個方面來進行控制。將這些影響因素總結如表1所示。

2.2 評價指標體系初選

常用的評價指標初選方法：理論分析法、綜合法、頻度統計法、歸類法、專家咨詢法等多種方法。一般來說，理論分析法應用較廣泛。現將各種方法簡要介紹如下[4]。

（1）理論分析法。依據分析法的原理，對退役廠房綜合評價指標體系建設的內涵、特征進行綜合分析，從而確定該指標體系的層次結構，而對于各子目標層的進一步細分有利于確定并篩選出相對重要的指標因子。

（2）綜合法?；谀撤N標準或原則對現有指標進行聚類分析，從而建立指標體系的方法，稱為綜合法。在探討核設施退役廠房的安全評價時，搜集各種觀點及方案，并加以比較，從而構建出相對完善的、綜合性強的指標體系。

（3）頻度統計法。類似于綜合法，該方法主要根據當前有關退役廠房安全評價的會議論文及研究報告進行相關的頻度統計，并將那些使用頻度較高的指標作為評價指標更具有可行性和實用性。

（4）歸類法。該方法常采用聚類分析法或定性判斷法，針對所選指標劃分過細而導致體系條理性不明確的問題，需采用歸類法對所選指標進行歸類處理。

（5）專家咨詢法。該方法是在征詢各相關領域內的專家學者基礎上，通過經驗指導來確定評價指標的方法。

統計所有影響因素，并請有關專家團根據這些影響因素對所評價目標的實際影響程度采用5分制進行打分。將打分結果進行聚類分類，初步建立起評價指標體系。

2.3 評價指標體系的篩選

選取 11 位專家打分，以“對目標的影響很大”、“對目標的影響大”、“對目標的影響較大”、“對目標的影響不大”、“對目標幾乎沒有影響” 5 種模糊語言為評價標準。采用五分制評分，將定性打分對應為定量分數： 5、4、3、2、1。專家打分量化后結果如表2所示。

采用統計分析軟件SPSS（statistical program for social science）進行聚類分析運算[5]。文中選擇 SPSS 菜單中的分析—聚類—系統聚類，聚類的方法采用ward聚類法，即以平方歐氏距離作為兩類之間的距離，先將集合中每個樣本自成一類，在進行類別合并時，計算類重心間方差，將離差平方和增加的幅度最小的兩類首先合并，再依次將所有類別逐級合并。最后得到樹形圖如圖1所示。

該樹形圖直觀清晰地表現了聚類全過程，選取標尺為10，然后向下做垂線，與水平線交點的個數即為分類數。由上圖可以清楚的看出設備故障率以及噪聲這兩個因素與其他各因素所反映的方面差異較大，即可將這兩個因素指標進行舍棄，再進行分類分析從而得到相應的指標體系如圖2所示。

3 利用層次分析法對各級指標的權重進行確定

層次分析法（ Analytic Hierarchy Process 簡稱 AHP）[6]，是指將一個復雜的多目標決策問題作為一個系統，將目標分解為多個目標或準則，進而分解為多指標（ 或準則、約束） 的若干層次，通過定性指標模糊量化方法算出層次單排序（權數） 和總排序，以作為目標（多指標） 、多方案優化決策的系統方法。

3.1 構造兩兩比較判斷矩陣

每一層次中各個指標在各自分組中所占的比重不同及對整機安全的影響度不同，我們設計兩兩比較調查表，請相關專家填寫，匯總調查結果，計算各項指標權重。利用表3所示的兩兩比較標度構造指標重要度判定矩陣（表4）。表4的一層指標判定矩陣用數學表示為X（表5、6、7）。

3.2 層次單排序及一致性檢驗

所謂層次單排序是指對于上一層某因素而言，本層次各因素的重要性的排序，其具體的計算是：

對于判斷矩陣X，計算滿足XW=λmaxW，的特征根與特征向量，式中λmax為X的最大特征根，W為對應于λmax的正規化的特征向量，W的分量ωi即是相應元素單排序的權值。

對于一層指標的判斷矩陣X，其中λmax=3.010 ，W=（0.588，0.322，0.090）T，經一致性計算可得CR=CI/RI=0.01/0.58=0.0086<0.1，滿足一致性。

對于判斷矩陣X1，其中λmax=3，W=（0.5714，0.2857，0.1429）T，經過一致性計算可得CR=CI/IR=0<0.1，滿足一致性。

對于矩陣X2，其中λmax=4.0206，W=（0.3545，0.3545，0.1602，0.1308）T，經過一致性計算可得CR=CI/IR=0.00687/0.89=0.0077<0.1，滿足一致性。

對于矩陣X3，其中λmax=3.0055，W=（0.5954，0.1283，0.2764）T，經過一致性計算可得CR=CI/IR=0.0053<0.1，滿足一致性。

3.3 層次總排序

層次總排序是確定某層所有因素相對于總目標的相對重要性的排序權值過程。該過程是從最高層到最底層依次進行的，對于最高層次而言，其層次單排序即為其層次總排序。于是可以得到影響核設施退役過程中的安全的各因素的權重與層次總排序如表8所示。

4 結論與展望

從表8可以看出，對于評價核設施退役安全的各影響因素其重要度是不一樣的。有些因素有決定性作用，也有因素不是那么重要。其中，在核設施退役過程的技術是否可靠起著主要作用，尤其是其廢物的排放量對于評判核設施退役是否安全起著主要作用，而事故發生所造成的設施設備損壞及環境污染對退役過程中安全性的影響則相對偏小，這與實際相符合。證明所建立的評價體系以及評價方法是合理的，通過對結果的進一步分析，可以對主要的因素加以更多的關注和管理，同時警惕那些比較容易忽略的因素，做到防患于未然。

對于工作人員誤操作這一方面并沒有做出相應的評價，未來可以針對核設施退役過程中的人因失誤來進行安全評價，逐步完善安全評價指標體系，使退役安全得以全面的保障。

參考文獻：

[1]廖運璇，汪萍. 核設施退役中重點關注的幾個問題[C]∥佚名.二十一世紀初輻射防護論壇第九次會議會議論文集. 北京：科學出版社，2011.

[2]Kwan Seong Jeong， Byung-Seon Choi， Jei-Kwon Moon. Relative evaluation on decommissioning accident scenarios of nuclear facilities [J]. Annals of Nuclear Energy， 2012（50）： 268～270.

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