基于災(zāi)害演化網(wǎng)絡(luò)的沿海核電站風(fēng)險分析

陳麗滿，陳長坤，趙冬月，陽富強，姬露露

(1.福州大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，福建 福州 350116；2.中南大學(xué) 防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所，湖南 長沙 410075)

基于災(zāi)害演化網(wǎng)絡(luò)的沿海核電站風(fēng)險分析

陳麗滿1，陳長坤2，趙冬月2，陽富強1，姬露露2

(1.福州大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，福建 福州 350116；2.中南大學(xué) 防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所，湖南 長沙 410075)

基于災(zāi)害演化網(wǎng)絡(luò)分析理論，從沿海核電站爆炸危機事件演化系統(tǒng)中的關(guān)鍵危機事件和關(guān)鍵危機事件演化鏈的角度出發(fā)，對沿海核電站爆炸危機事件的演化特征及其風(fēng)險控制進行研究分析。結(jié)果表明：核泄漏是沿海核電站爆炸災(zāi)害系統(tǒng)中的關(guān)鍵危機事件。沿海核電站爆炸災(zāi)害系統(tǒng)存在直鏈?zhǔn)健l(fā)散式、集中式和循環(huán)式四種災(zāi)害演化方式，其中循環(huán)式災(zāi)害演化造成的事故后果更為嚴(yán)重，是災(zāi)害演化系統(tǒng)中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。

爆炸災(zāi)害；危機事件；災(zāi)害演化網(wǎng)絡(luò)；出入度；衍生災(zāi)害；沿海地區(qū)

目前，中國核電能源發(fā)展迅速，分布在沿海地區(qū)的核電機組占有一定的比例[1]，而核電站爆炸事故的每一次發(fā)生，都將會給國家和人民帶來了不可估計的財產(chǎn)損失和嚴(yán)重的人身傷害。1993年4月6日，西伯利亞托木斯克的核電廠發(fā)生了爆炸，對環(huán)境造成了放射性污染，給人們的生活帶來極大影響[2]。2011年3月11日，福島核電站發(fā)生了爆炸，帶來大面積的核泄漏和停電事故，世界最大的核電站從此廢棄，16萬居民被迫搬離家園[2]。因此，對核電站爆炸災(zāi)害演化過程進行研究并提出一系列可行性措施具有重大的意義。

目前國內(nèi)外學(xué)者主要集中在核電站爆炸災(zāi)害成因、后果、預(yù)測以及事后預(yù)防管理等方面的研究。例如，劉德穩(wěn)等人[3]考慮了核電站爆炸的成因，對核電站工程的防災(zāi)減災(zāi)進行了深入研究；于海方等人[4-5]主要從核電站爆炸后帶來的核污染及其危害等方面進行研究；王瑾等人[6]則分析了核電站爆炸給人類生存發(fā)展所帶來的警示。Steven Featherstone等人[7]考慮了核輻射的危害，從核電站爆炸給人類帶來的危害進行分析；Ouyang M等人[8]從核電站爆炸發(fā)生后政府的應(yīng)急響應(yīng)程度，對重大災(zāi)害的事后預(yù)防管理方面進行了分析。

上述學(xué)者主要研究了核電站爆炸災(zāi)害的成因以及其帶來的后果等，對核電站爆炸災(zāi)害研究的發(fā)展做出了很大的貢獻。在此基礎(chǔ)上，本文從核電站爆炸災(zāi)害危機事件演化本身進行研究，對核電站爆炸災(zāi)害危機事件演化特征及其風(fēng)險控制展開分析,以期獲得預(yù)防核電站爆炸災(zāi)害的最佳方法。

1 沿海核電站爆炸災(zāi)害演化網(wǎng)絡(luò)分析

核電站爆炸災(zāi)害事故將會讓社會承受巨大的損失，本文對沿海核電站爆炸災(zāi)害演化進行分析，了解了沿海核電站爆炸災(zāi)害的演化特點，提出合理的控制措施。沿海核電站爆炸帶來的一系列次生、衍生災(zāi)害共同構(gòu)成了核電站爆炸災(zāi)害演化系統(tǒng)[9]，針對該演化系統(tǒng)，通過對爆炸過程中的次生、衍生危機事件進行分析，構(gòu)建了災(zāi)害演化網(wǎng)絡(luò)模型(圖1)。該系統(tǒng)由30個節(jié)點和55條邊組成，其中，節(jié)點表示各危機事件，而邊則表示各事件之間的誘發(fā)關(guān)系。

根據(jù)沿海核電站爆炸的災(zāi)害演化過程對所有的危機事件進行分級，可分為六級[10]，第一層級是由源災(zāi)害沿海核電站爆炸直接導(dǎo)致的危機事件，如核泄漏、停電和火災(zāi)等4個事件；第二層級是核恐慌、核輻射和通訊中斷等8個衍生危機事件；第三個層級由核電站爆炸衍生危機引起，有社會動亂、人員患病和農(nóng)業(yè)停產(chǎn)等9個危機事件；第四層級有生活物資搶購、生活物資缺乏和救援受阻等4個危機事件；第五層級有生活物資物價上漲和生活條件惡劣2個危機事件；第六個層級包括人員傷亡和財產(chǎn)損失這2個危機事件。上述六級危機事件已分析了主要次生、衍生災(zāi)害演化過程，足夠反應(yīng)沿海核電站爆炸實際災(zāi)害演化過程。表1中的危機事件構(gòu)成了沿海核電站爆炸災(zāi)害危機演化模式。

圖1 沿海核電站爆炸災(zāi)害演化網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

節(jié)點編號危機事件節(jié)點編號危機事件節(jié)點編號危機事件n1核電站爆炸n11土壤核污染n21對外信息傳遞受阻n2核泄漏n12工業(yè)停產(chǎn)n22指揮調(diào)度受阻n3停電n13通訊中斷n23防輻射物品匱乏n4廠房毀壞n14防輻射物品搶購n24生活物資缺乏n5火災(zāi)n15防輻射物品物價上漲n25生活物資搶購n6核恐慌n16社會動亂n26救援受阻n7謠言擴散n17生態(tài)系統(tǒng)破壞n27生活條件惡劣n8核輻射n18人員患病n28生活物資物價上漲n9大氣核污染n19漁業(yè)減產(chǎn)n29人員傷亡n10水體核污染n20農(nóng)業(yè)停產(chǎn)n30財產(chǎn)損失

沿海核電站爆炸災(zāi)害演化系統(tǒng)由核電站爆炸自身攜帶的核泄露、停電、廠房毀壞、火災(zāi)及其引發(fā)的次生災(zāi)害共同構(gòu)成。而人員傷亡和財產(chǎn)損失這兩個危機事件位于整個演化網(wǎng)絡(luò)的終端位置，被稱為末端危機事件，并且可能造成這兩個事件的因素較多，說明這兩個事件極有可能發(fā)生，是預(yù)防和控制過程的重點事件。

2 沿海核電站爆炸關(guān)鍵危機事件和關(guān)鍵演化鏈分析

2.1 核電站爆炸關(guān)鍵危機事件分析

在沿海核電站爆炸災(zāi)害的演化網(wǎng)絡(luò)模型中，入度指的是可以誘發(fā)子危機事件發(fā)生的父危機事件的數(shù)量，它反應(yīng)了發(fā)生該危機事件的可能性，數(shù)量越多表示入度越大，越容易發(fā)生該事件；而出度指的是該事件可以引發(fā)的子危機事件的數(shù)量，其在一定程度上反應(yīng)了事件災(zāi)害的嚴(yán)重度，數(shù)量越多表明出度越大，該事件的影響就越大[11]。根據(jù)沿海核電站爆炸災(zāi)害的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，結(jié)合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論，確定事件出入度，與分級危機相結(jié)合，分析不同危機和危機程度之間的關(guān)系，如表2所示。

根據(jù)表2，可以看出，對于一級危機，只有源災(zāi)害沿海核電站爆炸會導(dǎo)致其他子危機事件的發(fā)生；對于二、三、四、五級危機，導(dǎo)致危機事件的演變方式逐漸變得復(fù)雜，尤其是核泄漏的出度達到5，說明這個危機事件有極強的災(zāi)害殺傷力，是災(zāi)害網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點；而生態(tài)系統(tǒng)破壞和人員患病這兩個危機事件的入度也達到4，是災(zāi)害網(wǎng)絡(luò)的重要危機事件；對于六級危機事件，整個系統(tǒng)中入度的最大值為人員傷亡和財產(chǎn)損失，表明這兩個危機事件發(fā)生的可能性極大，這之前在此構(gòu)造的主要網(wǎng)絡(luò)演化結(jié)構(gòu)涉及以上六級危機事件[12]。

分析整個核電站爆炸災(zāi)害系統(tǒng)，人員傷亡、財產(chǎn)損失和生態(tài)系統(tǒng)破壞等危機有較大的入度，說明了導(dǎo)致這些危機的原因比較多，發(fā)生的可能性也較大。而核泄漏和水體核污染的出度較大，表明此類事件的后果影響范圍廣，造成的損失較為嚴(yán)重。核泄露為整個演化網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵事件，除了必須銷毀其誘導(dǎo)條件，還要著眼于核泄露的后果。

2.2 核電站爆炸災(zāi)害關(guān)鍵演化鏈分析

核電站爆炸災(zāi)害演化是指核電站爆炸危機事件演化成其他危機事件的過程。筆者結(jié)合沿海核電站爆炸網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，具體分析了該衍生災(zāi)害的演化過程，其災(zāi)害演化方式主要分為直鏈?zhǔn)?、發(fā)散式、集中式和循環(huán)式這四種類型[13]。下文將對沿海核電站的災(zāi)害鏈結(jié)構(gòu)進行具體分析，以確定不同的災(zāi)害鏈的發(fā)展，從而提高核電站爆炸災(zāi)害風(fēng)險防范和控制能力。

表2 沿海核電站爆炸危機事件出入度和事件級別統(tǒng)計表

圖2 直鏈?zhǔn)綖?zāi)害演化

(1) 直鏈?zhǔn)綖?zāi)害演化方式

直鏈?zhǔn)綖?zāi)害演化是指核電站爆炸危機在演化過程中沒有出現(xiàn)環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)的演化方式，圖2就是沿海核電站爆炸中的三個直鏈?zhǔn)綖?zāi)害演化。以上3條直鏈?zhǔn)窖莼^程呈線性發(fā)展，其最終都會導(dǎo)致人員傷亡或者財產(chǎn)損失，而且時間越長，就會導(dǎo)致越嚴(yán)重的后果，為了有效減少損失，可以破壞各事件之間連接邊成立的條件。

(2) 發(fā)散式災(zāi)害演化方式

發(fā)散式災(zāi)害演化方式指的是災(zāi)難事件發(fā)散成各種災(zāi)害并形成一系列次生災(zāi)害的爆裂過程。圖3a就是沿海核電站爆炸中的兩個發(fā)散式災(zāi)害演化過程。

圖3 發(fā)散式與集中式災(zāi)害演化

由沿海核電站爆炸和核泄漏這兩個危機事件和各個衍生災(zāi)害構(gòu)成的災(zāi)害演化結(jié)構(gòu)就是發(fā)散式災(zāi)害演化方式的生動例子。如果沿海核電站爆炸和核泄漏這兩個父災(zāi)害事件不發(fā)生，那么其對應(yīng)的各個子災(zāi)害事件就都不會發(fā)生，但是這兩個事件一旦發(fā)生，其對應(yīng)的各個子危機事件都有可能發(fā)生，不易控制，其帶來的危害也比其他災(zāi)害演化過程更為嚴(yán)重。

(3)集中式災(zāi)害演化方式

集中式災(zāi)害演化方式是指幾個災(zāi)害在演化過程中演變成另一個新的災(zāi)難，并且造成很嚴(yán)重的后果。圖3b就是沿海核電站爆炸中的兩個集中式災(zāi)害演化過程。

圖3b中，導(dǎo)致人員傷亡和財產(chǎn)損失的各個危機事件構(gòu)成了集中式災(zāi)害演化結(jié)構(gòu)，而造成人員傷亡和財產(chǎn)損失的危機事件數(shù)量較多，難以控制。只要構(gòu)成集中式災(zāi)害演化結(jié)構(gòu)的任何一個危機事件發(fā)生，人員傷亡或者財產(chǎn)損失就會發(fā)生，這時只能通過采取各種措施來降低此類災(zāi)害演化過程帶來的危害。

循環(huán)式災(zāi)害演化方式是指沿海核電站爆炸危機事件在災(zāi)害演化過程中自己反饋原因結(jié)果的結(jié)構(gòu)。圖4中的災(zāi)害演化就是循環(huán)式災(zāi)害演化過程。

在沿海核電站爆炸災(zāi)害演化系統(tǒng)中，含有以上三個循環(huán)鏈，在這種演化方式中，原因就是結(jié)果，結(jié)果就是原因，原因和結(jié)果不斷的循環(huán)，帶來高度危害。例如核恐慌會導(dǎo)致防輻射物品搶購，搶購導(dǎo)致缺乏，缺乏導(dǎo)致物價上漲，上漲又帶來核恐慌，因果循環(huán)，對社會造成嚴(yán)重的危害。這種災(zāi)害演化方式是災(zāi)害網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，對這些結(jié)構(gòu)進行辨識，找出其帶來的影響，對災(zāi)害系統(tǒng)控制損失的效果是顯著的。

沿海核電站爆炸災(zāi)害事件的各種災(zāi)害演化結(jié)構(gòu)并不是單獨存在，他們之間是相互聯(lián)系的，只有清楚的了解各災(zāi)害演化方式的特征以及他們之間的相互聯(lián)系，才能對沿海核電站爆炸災(zāi)害事件進行更好的控制[14]。沿海核電站爆炸災(zāi)害演化結(jié)構(gòu)中，筆者認為相對比較容易控制的是直鏈?zhǔn)綖?zāi)害演化中導(dǎo)致的衍生災(zāi)害，只需控制住父災(zāi)害事件，破壞其連接條件即可；而對于發(fā)散式、集中式和循環(huán)式災(zāi)害演化方式涉及復(fù)雜衍生災(zāi)害，其發(fā)生條件和事件結(jié)構(gòu)往往比較難以控制，為了減少事件的損失，可以從控制事件的發(fā)生條件，破壞事件的結(jié)構(gòu)出發(fā)來考慮。

圖4 循環(huán)式災(zāi)害演化

3 結(jié)論

在本文中，通過對沿海核電站爆炸造成的災(zāi)害網(wǎng)絡(luò)進行分析，得出以下結(jié)論。

(1) 通過對沿海核電站爆炸災(zāi)害演化系統(tǒng)的災(zāi)害演化分析，確定核泄露是整個系統(tǒng)演變過程中的關(guān)鍵節(jié)點；而核恐慌、核輻射危機確定為重要節(jié)點。因此，在沿海核電站爆炸災(zāi)害預(yù)防和控制中，可以重點考慮阻斷誘發(fā)核泄露、核恐慌和核輻射等危機事件發(fā)生的條件。

(2) 根據(jù)沿海核電站爆炸的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，對危機事件進行分級，分析節(jié)點出入度和災(zāi)害演化過程，提出核泄漏引起的衍生災(zāi)害是預(yù)防重點，以避免人員傷亡和財產(chǎn)損失。在核泄漏已成不可避免的事實的時候，進行有效的防治措施則是最主要的工作。

(3) 對沿海核電站爆炸的災(zāi)害演化鏈進行定性分析研究，災(zāi)害演化系統(tǒng)中主要有四種災(zāi)害演化鏈，即直鏈?zhǔn)?、發(fā)散式、集中式和循環(huán)式，其中，循環(huán)式災(zāi)害演化鏈中的危機事件互為因果，可自行激化，是沿海核電站爆炸災(zāi)害系統(tǒng)的關(guān)鍵演化鏈。

[1] 葉奇蓁. 中國核電發(fā)展戰(zhàn)略研究[J]. 電網(wǎng)與清潔能源,2010,26(1):03-08.

或許，是族人們將唐玉煙當(dāng)作天使，引起了她的嫉妒吧！青辰這樣想。畢竟，在唐玉煙出現(xiàn)之前，她才是被所有云浮人捧在手心的大小姐。

[2] 張成磊, 駱宏波. 兩次核電站事故對我國發(fā)展核電的啟示[J]. 科技信息,2013(2):108-109.

[3] 劉德穩(wěn), 譚平,周福霖,等.核電站工程防災(zāi)減災(zāi)研究[J].災(zāi)害學(xué),2014,29(2):149-153.

[4] 楊新興,李世蓮, 尉鵬,等.環(huán)境中的放射性污染及其危害[J].前沿科學(xué),2015,33(9):4-15.

[5] 于海方.跨國核污染的責(zé)任認定-以日本福島核電站為視角[J].楚天法治,2015(6):230-230.

[6] 王瑾. 日本核電站爆炸的警示[J].國企,2011(4):116-117.

[7] 史蒂文·費毖斯通,王孝娃,劉長安. 福島: 核輻射實驗場[J]. 環(huán)球科學(xué),2015(3):72-79.

[8] Ouyang M, Yu M H, Huang X Z, et al. Emergency response to disaster-struck scale-free network with redundant systems[J].Physical A: Statistical Mechanics and its Applications,2008,387(18):4683-4691.

[9] 林達龍, 明亮,何勝方,等. 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的高?；馂?zāi)衍生災(zāi)害群特征[J].消防科學(xué)與技術(shù),2012,31(2):205-213.

[10]陳長坤, 紀(jì)道溪. 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的臺風(fēng)災(zāi)害演化系統(tǒng)風(fēng)險分析與控制研究[J].災(zāi)害學(xué),2012,27(1):1-4.

[11]傅子洋, 徐榮貞, 劉文強. 基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的恐怖襲擊預(yù)警模型研究[J]. 災(zāi)害學(xué),2016,31(3):184-189.

[12]朱偉,陳長坤,紀(jì)道溪,等. 我國北方城市暴雨災(zāi)害演化過程及風(fēng)險分析[J].災(zāi)害學(xué),2011,26(3):88-91.

[13]陳長坤, 趙冬月, 楊建, 等. 基于災(zāi)害演化網(wǎng)絡(luò)的災(zāi)害裂痕分析方法研究[J]. 災(zāi)害學(xué),2016,31(2):6-9.

[14]哈斯, 張繼權(quán), 佟斯琴, 等. 災(zāi)害鏈研究進展與展望[J]. 災(zāi)害學(xué),2016,31(2):131-138.

Risk Analysis on Coastal Nuclear Power Plant Based on DisasterEvolution Network

CHEN Liman1, CHEN Changkun2, ZHAO Dongyue2, YANG Fuqiang1and JI Lulu2

(1.CollegeofEnvironmentandResourcesofFuzhouUniversity,Fuzhou350116,China; 2.DisasterPreventionScienceandTechnologyResearchInstituteofCentralSouthUniversity,Changsha410075,China)

Fromtheperspectiveofcriticalcrisisincidentsandcrisisevolutionchain,evolutioncharacteristicsandriskcontrolofexplosivecrisisincoastalnuclearpowerplanthavebeenanalyzedbasedonthedisasterevolutionnetworkanalysistheory.Theresultsshowthatthenuclearleakageisacriticalcrisisincoastalnuclearexplosiondisastersystem.Andfourevolutionmodesexistinthissystem,includingstraightchain,divergentchain,concentrationchainandrecyclechain,ofwhichtherecyclechainisthemostsevere,andisthekeystructureindisasterevolutionsystem.

explosiondisasters;crisisevents;disasterevolutionnetwork;out-indegree;derivativedisasters;coastalareas

10.3969/j.issn.1000-811X.2017.02.035.]

2016-09-19

2017-01-19

國家重點研發(fā)計劃課題(2016YFC0802501); 國家自然科學(xué)基金重點項目(51534008)；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項資金。

陳麗滿(1992-)，女，福建泉州人，在讀碩士研究生，主要從事城市公共安全研究.E-mail: 757812366@qq.com

陳長坤 (1977-)，男，福建福安人，博士，教授，主要從事公共安全應(yīng)急管理研究. E-mail: cckchen@csu.edu.cn

X42；X9；X45

A

1000-811X(2017)02-0202-04

10.3969/j.issn.1000-811X.2017.02.035

陳麗滿，陳長坤，趙冬月，等. 基于災(zāi)害演化網(wǎng)絡(luò)的沿海核電站風(fēng)險分析[J]. 災(zāi)害學(xué)，2017，32(2)：202-205. [CHEN Liman,CHEN Changkun, ZHAO Dongyue,et al.Risk Analysis on Coastal Nuclear Power Plant Based on Disaster Evolution Network [J]. Journal of Catastrophology，2017，32(2)：202-205.