核電廠火災(zāi)響應(yīng)及演練能力評(píng)價(jià)

孫寶承 方華松 張曉晨 張錦飛

摘要：為了以量化方式對(duì)核電廠火災(zāi)響應(yīng)與演練能力進(jìn)行科學(xué)有效評(píng)價(jià)，基于層次分析法與模糊數(shù)學(xué)相結(jié)合的方法，構(gòu)建了核電廠火災(zāi)響應(yīng)與演練能力評(píng)價(jià)體系的模糊綜合評(píng)價(jià)模型。通過邀請(qǐng)18位專家對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)度法打分，建立各級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的判斷矩陣。采用層次分析法對(duì)打分結(jié)果進(jìn)行分析并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，得到各項(xiàng)因素的權(quán)重值。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合模糊數(shù)學(xué)的方法建立該體系的模糊綜合評(píng)價(jià)模型。通過對(duì)某核電廠模擬發(fā)生火災(zāi)后啟動(dòng)消防演練的情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到了演練的評(píng)價(jià)結(jié)果，該定量化的評(píng)價(jià)結(jié)果有助于核電廠今后消防應(yīng)急演練工作的指導(dǎo)與提升，具有重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：核電廠;火災(zāi)響應(yīng);應(yīng)急演練;層次分析法;模糊綜合評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：TM623? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ?文章編號(hào)：2096-1227（2022）05-0022-05

1? 研究背景

核電作為一種能有效緩解能源危機(jī)，應(yīng)對(duì)氣候變化的新型能源，已在世界各國(guó)得到廣泛推廣與應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前建造并運(yùn)營(yíng)核電站的國(guó)家數(shù)量已超過30個(gè)，核電占全世界電量總產(chǎn)值的15%。目前，我國(guó)正積極布局調(diào)整能源構(gòu)造，著力提升核電在能源產(chǎn)業(yè)中的地位，大力發(fā)展核電產(chǎn)業(yè)[1-3]。

安全是核電發(fā)展的基礎(chǔ)，火災(zāi)是影響核電廠安全的最重要威脅之一。核電廠火災(zāi)與核事故在一定條件下，特別是在嚴(yán)重事故條件下，可能發(fā)生相互派生或轉(zhuǎn)化，核電廠消防安全應(yīng)引起足夠重視[4-7]。1975年美國(guó)布朗斯費(fèi)瑞核電廠火災(zāi)事故、1986年切爾諾貝利核電廠事故、2011年日本福島核電站泄漏等事故均造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失與環(huán)境污染，加劇了民眾對(duì)核電站事故的恐慌心理，產(chǎn)生了惡劣的社會(huì)影響[8]。

為有效遏制核電站火災(zāi)事故的發(fā)生，核電廠作為大型核設(shè)施單位，建有四級(jí)消防應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，各級(jí)應(yīng)急響應(yīng)力量具備良好的組織、訓(xùn)練和裝備，并采取有效措施確保各級(jí)消防應(yīng)急響應(yīng)的有效性。此外，核電廠建有自己的專職消防隊(duì)，主要負(fù)責(zé)廠區(qū)日常消防安全檢查與管理，制定消防應(yīng)急預(yù)案并定期進(jìn)行演練，及時(shí)處置廠區(qū)發(fā)生的初期火災(zāi)等工作[9-10]。

核電廠火災(zāi)響應(yīng)及演練能力是核電廠專職消防隊(duì)與其他救援人員利用各類消防設(shè)施資源，按既定的消防行動(dòng)卡和火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案對(duì)整個(gè)核電廠廠區(qū)內(nèi)發(fā)生的火災(zāi)進(jìn)行火災(zāi)撲救、人員疏散和物資撤離的能力。本文采用層次分析（AHP）與模糊綜合評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法，構(gòu)建核電廠火災(zāi)響應(yīng)及演練能力評(píng)價(jià)體系，旨在以量化的方式對(duì)核電廠消防應(yīng)急演練效果進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，為今后核電廠消防應(yīng)急演練提供切實(shí)可行的建議[11-12]。

2? 核電廠火災(zāi)響應(yīng)及演練能力評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建

2.1? 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

評(píng)價(jià)核電廠火災(zāi)響應(yīng)及演練能力是一個(gè)全面、系統(tǒng)的工作，通過對(duì)核電廠各項(xiàng)資料進(jìn)行調(diào)研分析，將核電廠火災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)及演練能力作為總體目標(biāo)，確定影響核電廠火災(zāi)響應(yīng)及演練能力的各項(xiàng)因素，并按照三個(gè)層次建立應(yīng)急能力評(píng)估體系框架。本評(píng)價(jià)體系共4個(gè)一級(jí)指標(biāo)、15個(gè)二級(jí)指標(biāo)、45個(gè)三級(jí)指標(biāo)，如圖1所示。

2.2? 層次分析法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

本文采用層次分析法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。根據(jù)消防專家評(píng)判，采用兩兩比較的方法構(gòu)造判斷矩陣，對(duì)處在同一層次的影響因素進(jìn)行判斷，并按照1～9的比例標(biāo)度進(jìn)行賦值，數(shù)字的含義及其重要程度如表1所示[13]。

對(duì)于階數(shù)不超過2的判斷矩陣，一般不需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。但在實(shí)際應(yīng)用中，人為的主觀判斷往往容易出現(xiàn)較大偏差，需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。若一致性檢驗(yàn)未通過，則說明判斷矩陣中出現(xiàn)了相互矛盾之處，必須對(duì)標(biāo)度值進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，直至通過一致性檢驗(yàn)。只有通過檢驗(yàn)，才能說明判斷矩陣在邏輯上是合理的，才能繼續(xù)對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。

本文研究人員針對(duì)性邀請(qǐng)了18位專家（含核電方面專家7人、消防救援機(jī)構(gòu)專家5人、消防領(lǐng)域?qū)W者6人）對(duì)核電廠火災(zāi)響應(yīng)及演練能力評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行1～9標(biāo)度法打分，建立各級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的判斷矩陣。采用層次分析法對(duì)打分結(jié)果進(jìn)行梳理分析并針對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。對(duì)于核電廠火災(zāi)響應(yīng)及演練能力評(píng)估體系中的四個(gè)一級(jí)指標(biāo)，其權(quán)重值計(jì)算結(jié)果如表2所示。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，一級(jí)指標(biāo)的組合一致性比例CR為0.0587，小于0.1，滿足一致性檢驗(yàn)要求，該矩陣的一致性是可以接受的。此外，從上述結(jié)果可看出，一級(jí)指標(biāo)中，權(quán)重計(jì)算結(jié)果最大為滅火救援（B4），權(quán)重占比為0.4左右。鑒于本次評(píng)價(jià)的主要目標(biāo)是評(píng)價(jià)核電廠發(fā)生火災(zāi)的處置能力，火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的滅火救援行動(dòng)成功與否起到關(guān)鍵作用。

根據(jù)上述計(jì)算方法，可對(duì)該評(píng)價(jià)體系的第二級(jí)、第三級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)分別構(gòu)造判斷矩陣，并進(jìn)行權(quán)重計(jì)算和一致性檢驗(yàn)。最后將通過一致性檢驗(yàn)的權(quán)重進(jìn)行綜合，得到了最后的權(quán)重系數(shù)，如表3所示。

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可知，該體系二級(jí)指標(biāo)的組合一致性比例CR為0.0465，小于0.1，該矩陣的一致性是可以接受的。

2.3? 采用模糊綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行評(píng)價(jià)

由于本文所構(gòu)建的核電廠火災(zāi)響應(yīng)及演練能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中，大部分指標(biāo)屬于定性指標(biāo)，對(duì)指標(biāo)的評(píng)價(jià)具有一定的模糊性，難以用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型加以描述。因此，本文采用模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)核電廠火災(zāi)響應(yīng)及演練能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2.3.1? 建立評(píng)價(jià)集

評(píng)價(jià)集就是評(píng)判者對(duì)評(píng)判系統(tǒng)可能產(chǎn)生的各種結(jié)果劃分等級(jí)所組成的集合。本文針對(duì)核電廠火災(zāi)響應(yīng)及演練能力評(píng)價(jià)體系，建立四個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)，即優(yōu)秀、良好、一般、差，各等級(jí)詳細(xì)說明見表4。

2.3.2? 建立評(píng)價(jià)因素的權(quán)重集

各因素對(duì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的影響是不一樣的，為反映各因素的重要性，按其在評(píng)價(jià)系統(tǒng)中的相對(duì)重要度，對(duì)各個(gè)因素賦予一個(gè)相應(yīng)的權(quán)重。在進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)時(shí)，權(quán)重對(duì)最終的評(píng)價(jià)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生較大影響，本文主要采用層次分析法來確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重[14]。

2.3.3? 合成模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果向量

通過邀請(qǐng)核電消防安全領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)各指標(biāo)安全狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，統(tǒng)計(jì)得到評(píng)價(jià)矩陣：

將核電廠火災(zāi)響應(yīng)及演練能力評(píng)價(jià)體系權(quán)重集A與模糊評(píng)判矩陣R按照加權(quán)平均型算子處理得到B。即：

按照加權(quán)平均法計(jì)算總得分Z，取每評(píng)語級(jí)別的中間值，即“差”取值30，“一般”取值70，“良好”取值85，“優(yōu)秀”取值95，分?jǐn)?shù)與對(duì)應(yīng)權(quán)重相乘之后得到最終的評(píng)分，以此來判斷評(píng)估對(duì)象的應(yīng)急響應(yīng)水平。

3? 某核電廠火災(zāi)響應(yīng)及演練能力評(píng)價(jià)體系的應(yīng)用

3.1? 某核電廠概況

某核電基地總面積為11km2，包含3個(gè)核電廠，基地工作人員近1.5萬人。某核電運(yùn)營(yíng)管理有限公司負(fù)責(zé)該核電基地三個(gè)核電廠共六臺(tái)百萬千瓦級(jí)核電機(jī)組的運(yùn)營(yíng)。

該核電基地配有專職消防隊(duì)，其主體結(jié)構(gòu)按特勤消防站規(guī)模建設(shè)，其他配置參照普通一級(jí)消防站。專職消防隊(duì)隊(duì)員共53人，其中5人為運(yùn)營(yíng)公司管理人員，48人為項(xiàng)目外包方消防員。專職消防隊(duì)?wèi)?zhàn)備執(zhí)勤方式為24h晝夜執(zhí)勤，每日最低執(zhí)勤人數(shù)為29人，其中1名執(zhí)勤隊(duì)長(zhǎng)、28名執(zhí)勤消防員。每日?qǐng)?zhí)勤車輛含1輛器材車、3輛主站消防車和1輛高噴消防車。消防站位于三個(gè)核電廠之間，能快速到達(dá)任一核電廠，本次評(píng)估對(duì)象距消防站行車距離約為2.8km。

本文結(jié)合評(píng)估對(duì)象核電廠提供的基礎(chǔ)資料，以及模擬該核電廠一期電廠主變發(fā)生火災(zāi)后，啟動(dòng)四級(jí)消防演練的記錄資料，采用本文構(gòu)建的火災(zāi)響應(yīng)及演練能力模糊綜合評(píng)價(jià)體系進(jìn)行評(píng)估。

3.2? 模糊綜合評(píng)價(jià)

3.2.1? 消防隊(duì)備勤評(píng)價(jià)

本文研究人員邀請(qǐng)3位核電消防安全領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)本次消防演練情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。各位專家根據(jù)演練情況對(duì)核電廠火災(zāi)響應(yīng)及演練能力模糊綜合評(píng)價(jià)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行打分。其中，評(píng)價(jià)體系中一級(jí)指標(biāo)消防隊(duì)備勤的單因素統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表5。

根據(jù)上述單因素指標(biāo)結(jié)果，統(tǒng)計(jì)得到消防隊(duì)備勤的模糊評(píng)判矩陣如下：

根據(jù)本文2.2節(jié)的計(jì)算結(jié)果，消防隊(duì)備勤三級(jí)指標(biāo)的權(quán)重集為：

加權(quán)平均運(yùn)算得到消防隊(duì)備勤的模糊評(píng)價(jià)集為：

3.2.2? 核電廠火災(zāi)響應(yīng)及演練能力綜合評(píng)價(jià)

采用上述方法，可對(duì)核電廠火災(zāi)響應(yīng)及演練能力模糊綜合評(píng)價(jià)體系中的其他三個(gè)一級(jí)指標(biāo)（火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案、火災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)、滅火救援）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，得到評(píng)價(jià)集。按照從低到高的方式逐級(jí)評(píng)價(jià)，最終可得到模糊綜合整體評(píng)價(jià)結(jié)果如表6。

4? 結(jié)論與建議

本文以構(gòu)建核電廠火災(zāi)響應(yīng)及演練能力評(píng)價(jià)體系為目標(biāo)，利用層次分析法確定評(píng)價(jià)體系中各項(xiàng)因素的權(quán)重值，結(jié)合模糊數(shù)學(xué)的方法建立了評(píng)價(jià)體系的模糊綜合評(píng)價(jià)模型。根據(jù)權(quán)重值結(jié)果可看出，一級(jí)指標(biāo)中，滅火救援行動(dòng)的權(quán)重值最高，這表明在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)中，滅火救援行動(dòng)是否成功是核心影響因素。二級(jí)指標(biāo)中，權(quán)重值較高的項(xiàng)主要包括消防救援裝備、醫(yī)療救護(hù)與人員疏散、火災(zāi)處置、隊(duì)伍組織機(jī)構(gòu)、火場(chǎng)指揮等因素。其中，消防救援裝備、隊(duì)伍組織機(jī)構(gòu)是滅火救援的基礎(chǔ)，起著舉足輕重的作用。醫(yī)療救護(hù)與人員疏散、火災(zāi)處置則體現(xiàn)了救人第一的基本原則。

通過采用本文構(gòu)建的評(píng)價(jià)體系，對(duì)某核電廠模擬主變發(fā)生火災(zāi)后，啟動(dòng)四級(jí)消防演練的情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到該核電廠此次演練的火災(zāi)響應(yīng)及演練能力評(píng)價(jià)結(jié)果，即優(yōu)秀的隸屬度最高，為0.8094。這表明，此次演練較為優(yōu)秀的完成了既定目標(biāo)，基本達(dá)到預(yù)期效果，但仍有需要改進(jìn)和提升的地方。該定量化的評(píng)價(jià)方法科學(xué)、客觀地為該核電廠今后的消防應(yīng)急演練工作提供了更為細(xì)致的參考建議，具有更現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

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Evaluation of fire response and exercise

capabilities for nuclear power plants

Sun Baocheng ， Fang Huasong ， Zhang Xiaochen ， Zhang Jinfei

（Suzhou Nuclear Power Research Institute，Jiangsu? Suzhou? 215004）

Abstract：In order to evaluate the fire response and drill capability of nuclear power plants in a quantitative way scientifically and effectively， the article constructs a fuzzy comprehensive evaluation model of fire response and drill capability evaluation system of nuclear power plants based on the combination of hierarchical analysis and fuzzy mathematics. By inviting 18 experts to score the evaluation indexes by the scaling method， the judgment matrix of evaluation indexes at all levels was established. Hierarchical analysis was used to analyze the scoring results and conduct consistency test to obtain the weight values of each factor. On this basis， the fuzzy comprehensive evaluation model of the system is established by combining the methods of fuzzy mathematics. The article obtained the evaluation results of the exercise by evaluating the fire drill initiated after a simulated fire in a nuclear power plant. The quantitative evaluation results are helpful for guiding and improving the future fire emergency drills in nuclear power plants， and have important practical guidance significance.

Keywords：nuclear power plant; fire response; emergency drill; hierarchical analysis method; fuzzy comprehensive evaluation