冗余度在核電廠應急設施配備的應用探討

張丹

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.25.023

摘 要：在核電廠核應急準備工作過程中，應急設施設備的冗余配備程度在法律法規層面沒有一個全面可衡量的標準。因此本文提供了一種應急設施設備冗余度計算理論，以供核電廠應急響應管理部門在設施配備與采購過程進行參考。

關鍵詞：核電廠 應急設施 冗余度 投入

中圖分類號：TM623 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）09（a）-0023-02

2016年11月7日，國家能源局發布電力發展“十三五”規劃（2016-2020年），針對核電領域，提出“安全發展核電，推進沿海核電建設”的重點工作任務，要求“堅持安全發展核電的原則，加大自主核電示范工程建設力度，著力打造核心競爭力，加快推進沿海核電項目建設。”這是2011年日本福島核電廠核事故后，我國對核能發展最新的規劃要求，其對核電發展的基本前提是務必確保“安全”。應急準備作為核電廠確保核安全，多道屏障，縱深防御的最后一道屏障，其重要性不言而喻。因此，如何做好應急準備，特別是做好應急設施設備的應急準備顯得尤為重要。

核電廠開展應急設施設備建設過程中，國家法律法規的強制性要求必須執行，同時還要綜合考慮國家推薦性標準和其他同行電廠的經驗反饋及內外部專家的改進建議。強制性要求是應急設施設備建設的骨架和脈絡，而其他的推薦性要求和建議，是作為應急響應能力建設的短板提升、有益補充或錦上添花。同時我們應注意到，與能夠很快見到直接收益的生產性投入相比，應急準備的日常性投入無直接可見收益，而且電廠的經營狀況各異，對于電廠的決策者和執行者而言，將缺少一個量化可衡量的評價標準來決定在核應急準備領域資源投入程度。因此本文將試圖通過將冗余度概念引入到核電廠應急設施設備的配備與采購決策過程，為核電廠應急設施設備資源投入的決策提供一個建議解決思路。

1 冗余度的相關定義與舉例

1.1 相關定義

冗余安全度治理原則：為確保安全，在治理事故隱患時應考慮設置多道防線：即使發生有一兩道防線無效，還有冗余的防線可用于控制事故隱患。

安全冗余：通常指通過多重備份來增加系統的可靠性，在電力系統中線路雙重保護屬于設備性冗余保障電網安全，倒閘操作雙監護是通過制度性冗余來保障人身安全，增加系統的可靠性。

冗余設計分為工作冗余和后備冗余兩種類型。工作冗余，指一種兩個或兩個以上的單位并行工作的并聯模型，由各處單元同時工作且平均負擔工作，因此工作能力有冗余，也可以叫做并聯冗余。后備冗余，平時只需一個單位工作，另一個或幾個單位是冗余的，用于待機備用，在正常工作單位不可用時啟動，也可以叫做串聯冗余，串聯冗余類似于核電廠多道屏障的應用原理。核電廠應急設施設備的配備也應用后備冗余或者說串聯冗余的配備方式。

核電廠多道屏障的設計思路，即是考慮，當發生核事故時，如果出現一道屏障發生故障不可用的情況，還可以有幾道屏障來減緩核事故的維護，降低風險。而核應急準備作為最后一道屏障，仍有必要對其進一步進行深入和細化的研究，以充分考慮極端自然災害或嚴重事故情況下，當出現部分應急設施設備不可用的情況，仍有足夠的冗余設施設備來保障應急響應功能的可用和應急響應行動的實現。

1.2 應用案例

正面案例1：公路上發現一個坑洞，在坑洞修補完善前，為確保路過行人及時發現這個坑洞，既要設防護欄及警示牌，又要設照明及夜間警示紅燈。

反面案例1：日本福島核事故首先是外部電網斷電，繼而柴油發電機出現故障，閥門又失靈，最終出現核泄漏，多道安全屏障和安全設計層層突破，說明福島核電站沒有充分考慮到特大地震和海嘯“組合拳”造成的危害，也就是說冗余度還不夠或者說安全設施設計基準假設不夠嚴謹。

待解決案例1：為防止發生嚴重地震，造成核電廠全廠失電的情況，需要考慮充足且多樣化的通訊手段以保障通信聯絡的暢通，電廠已配備了行政電話、安全電話、獨立的無線通訊系統和少量的衛星電話，這些通信設施的基本配置和冗余配備是否足夠應對極端情況呢？

待解決案例2：核事故情況下，需要為核電廠的應急響應人員配備碘片，配備標準為每人每天1片，連續工作可連服3天，最長不超過10天。那么是按照一人1片、還是3片或者10片來配備呢？是否需要考慮外部支援人員的碘片呢？考慮有多少外部支援人員來到電廠呢？

2 冗余措施影響因素的分析

對于較易施行且投入又少的冗余設施很容易落實，例如坑洞警示設施，而對于已發生或事件發生后危害和損失很大的事件，則其改進行動的投入往往可以不計成本，例如日本福島核事故后的改進措施。這兩類事件基本都不需考慮冗余度的分析。而對于一些在發生概率上、損失程度上、成本投入上都不太明確的異常事件，則十分必要進行冗余度分析，并對各個影響因素進行逐個梳理，以確定哪些行動需進行必要的冗余配備，例如核應急碘片和通訊設施的冗余配備等。

冗余度分析主要的影響因素如下。

需要應對的異常事件發生后造成的損失（A）：突發事件造成損失的大小將影響應急響應資源投入的程度，后果影響越大越需要考慮冗余措施的投入，單位：RMB。

需要應對的異常事件發生的概率（B）：突發異常事件發生的概率將直接決定該類事件是否納入應急設施配備的考慮當中，發生的概率越高越需要考慮應急設施，越需要考慮冗余程度，單位：%。

已采取的冗余措施彌補的損失（C）：針對假設的異常事件已采取的應急措施能夠彌補的損失大小，單位：RMB。

擬采取的冗余措施彌補的損失（D）：擬采取的冗余措施能夠彌補的損失大小，單位：RMB。

擬采取的冗余措施的投入（E）：擬采取的冗余措施所需的投入成本大小，單位：RMB。endprint

擬采取的冗余措施的收益比率（F）：擬采取的冗余措施對異常事件應對的貢獻提升程度，單位：%。

擬采取的冗余措施的投入產出比（G）：擬采取的冗余措施的經濟性指標，單位：%。

擬采取的冗余措施冗余度指標（S）：統計比較G和H的數值得到的綜合收益，單位：%。

3 冗余度的計算

當明確了冗余度分析主要的影響因素之后，則通過如下三個計算公式來判斷冗余設施投入是否合適：

公式一：擬采取的冗余措施的收益比率：

公式二：擬采取的冗余措施的投入產出比：

公式三：擬采取的冗余措施冗余度指標：，x和y為權重因子。

4 冗余度計算結果的應用

核電廠可根據生產經營狀況的好壞以及冗余措施所帶來的收益情況，選擇不同的計算公式來進行冗余度計算，進而確定是否投入冗余措施，具體應用場景如下：

（1）應用場景一：當公司生產經營狀況良好，盈余資金較多，且對每項擬投入的冗余措施的收益情況更為關注時，則優先使用公式一進行計算。

（2）應用場景二：當公司生產經營狀況一般，而各項冗余措施的收益比率差不多時，則優先采用公式二進行評估計算。

（3）應用場景三：當公司對于擬采取的冗余措施所帶來的收益比率和經濟性都十分關注時，則需同時進行公式一和公式二的計算，并引入適當的權重因子，以公式三的最終結果來衡量是否采用該冗余措施。

5 結語

安全與危險在同一事物中是相互對立、相互依賴而存在的，不會存在絕對的安全或危險。要想保持生產的安全狀態，就必須采取多重措施，以冗余度理念來預防，把危險因素限制在可控的范圍內。采用冗余度分析之后，能得出定量的分析結果，有助于應急設施設備投入有效落地，以進一步提高核電廠的應急響應水平。本文僅供核電廠進行核應急響應設施設備投入時作為決策參考。

參考文獻

[1] 侯麗娟.網絡冗余技術在公司局域網的應用分析[J].網絡安全技術與應用，2014（11）：132-133.

[2] 江海洋.核應急碘預防的有關問題[J].中國輻射衛生，2009，18（1）：85-86.

[3] 李昌斌.肇慶海事局轄區船載危險品事故應急設備配備方案初探[J].科技咨詢，2010（14）：41-42.

[4] 王凱全.冗余安全系統的可靠性分析[J].石油化工高等學校學報，2003（1）：66-69.

[5] 王振中，馬春霞.多重冗余安全系統在萊鋼焦化廠精脫硫中的應用[J].中國儀器儀表，2012（6）：43-45，54.endprint