地震信息快速獲取系統(tǒng)在核電廠應(yīng)急中的應(yīng)用

左雙龍 欒振興 程彬

摘 要：地震是一種破壞性大的自然災(zāi)害，對核電廠有著十分顯著的安全威脅。本文對地震信息快速獲取系統(tǒng)原理及構(gòu)成進行介紹，并重點闡述了其與核電廠地震監(jiān)測系統(tǒng)的聯(lián)系以及在地震災(zāi)害應(yīng)急方面的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：地震;信息獲取;核電廠;應(yīng)急響應(yīng)

中圖分類號：P315 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）20-0175-02

0 引言

核電廠地震監(jiān)測和應(yīng)急響應(yīng)是保障核電正常運行以及在地震事故工況的應(yīng)急響應(yīng)行動。福島核事故后，對事故的原因分析除了客觀的超出設(shè)計基準和對超低概率事件的估計不足外，也暴露出管理方面和應(yīng)急響應(yīng)方面的不足，國家對于核電廠地震信息的監(jiān)測、確認和地震應(yīng)急方面有更高的要求。核電廠引入地震信息快速獲取系統(tǒng)，可以指導(dǎo)電廠的應(yīng)急工作，在發(fā)生地震應(yīng)急的情況下，可以同電廠地震儀表系統(tǒng)一起對地震的整體情況及地震對電廠的影響情況作出有效的評估，對于指導(dǎo)核電廠的運行及應(yīng)急工作有著重要意義。

1 地震信息快速獲取系統(tǒng)原理及構(gòu)成

地震信息快速獲取系統(tǒng)依托數(shù)字測震臺網(wǎng)技術(shù)平臺，通過數(shù)據(jù)共享的方式獲取地震臺網(wǎng)中心地震信息，及時準確掌握全球、全國、特別是核電廠及周邊地區(qū)地震動態(tài)，研判地震對核電廠造成的影響。數(shù)字測震臺網(wǎng)的建設(shè)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的成熟應(yīng)用，為核電廠地震信息快速獲取系統(tǒng)的建設(shè)提供了技術(shù)保障和數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺。地震信息快速獲取系統(tǒng)主要由地震臺網(wǎng)中心技術(shù)系統(tǒng)和核電廠技術(shù)系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。在傳輸方式上，系統(tǒng)采用專網(wǎng)專線傳輸方式。在供電方式上，地震臺網(wǎng)中心技術(shù)系統(tǒng)供電由市交流電加UPS電源供電加發(fā)電機供電組成，確保系統(tǒng)供電的不間斷;核電廠技術(shù)系統(tǒng)供電由市交流電供電（見圖1）。電廠地震信息快速獲取系統(tǒng)功能主要由自動地震速報系統(tǒng)、地震信息共享交換系統(tǒng)、地震信息自動發(fā)送平臺和震中顯示圖形界面等四個部分組成。

1.1 自動地震速報系統(tǒng)

該系統(tǒng)依托電廠周邊100個測震臺站組成的數(shù)字測震臺網(wǎng)，通過省數(shù)字測震臺網(wǎng)中心流服務(wù)器獲取臺站的實時波形數(shù)據(jù)，自動進行震相識別、定位和計算震級等工作。對于每個地震，自動定位模塊都生成兩次計算結(jié)果。只通過P波識別計算產(chǎn)出的第一次自動定位結(jié)果，時間較短，從地震發(fā)生到自動計算出結(jié)果，大多數(shù)不到一分鐘的時間。由于該結(jié)果與人工定位結(jié)果較為一致，可滿足地震速報和地震應(yīng)急的需求，目前自動地震速報系統(tǒng)只發(fā)送第一次定位結(jié)果;第二次自動定位結(jié)果要等能識別出6個臺站的S波后開始計算，自動定位結(jié)果更接近正式結(jié)果。

1.2 地震信息共享交換系統(tǒng)

該系統(tǒng)通過地震速報信息共享交換平臺（EQIM），實現(xiàn)與全國地震速報信息的共享交換，系統(tǒng)匯集和轉(zhuǎn)發(fā)省地震臺網(wǎng)與國家測震臺網(wǎng)及其他區(qū)域測震臺網(wǎng)、國家地震速報備份中心自動地震速報系統(tǒng)及區(qū)域自動地震速報系統(tǒng)的速報信息，并利用自動地震信息發(fā)送平臺將地震速報信息以短信形式發(fā)送至地震系統(tǒng)內(nèi)部人員或社會應(yīng)急人員。系統(tǒng)不僅提供地震信息共享交換，還提供信息的查詢下載及數(shù)據(jù)存儲，以Web方式將自動定位信息向外發(fā)布，實現(xiàn)自動定位數(shù)據(jù)的共享交換。核電廠工作人員可通過IE瀏覽器或EQIM軟件查看地震臺網(wǎng)中心EQIM服務(wù)器上全球、全國和電廠所在省市的地震速報結(jié)果，也可在安裝有地震速報信息共享交換平臺（EQIM）的計算機上通過設(shè)置報警條件實現(xiàn)地震報警，最后對需要打印的地震信息打印歸檔。

1.3 地震信息自動發(fā)送平臺

該平臺設(shè)置在省地震臺網(wǎng)中心，依靠短信方式，將地震自動定位結(jié)果發(fā)送給核電廠相關(guān)應(yīng)急人員，為工作決策和地震應(yīng)急提供快速有力支撐。用戶可以根據(jù)實際需求設(shè)定接收地震信息的條件，包括經(jīng)緯度范圍，震級大小等，這樣可以有效減少其他地震信息的干擾。且在地震短信發(fā)送完成后，能夠自動反饋每一個號碼發(fā)送成功與否信息。若發(fā)送失敗，則可以重發(fā)，確保了每條短信的成功發(fā)送。

1.4 震中圖形顯示界面

自動地震速報后，可通過震中圖形界面查看到地震發(fā)生的具體位置，內(nèi)容包括地震的發(fā)震時間、經(jīng)度、緯度、深度和震中參考名，自動形成震中分布圖，供存儲打印。除此，震中圖形顯示界面還可查看地震距離核電站距離及按烈度與震級、震中距影響關(guān)系給出對核電廠基地烈度參考值。

1.5 設(shè)備配置

核電廠地震信息快速獲取系統(tǒng)由1臺專業(yè)服務(wù)器、1臺計算機工作站、1臺打印機、1臺具有VPN功能的無線路由器和1套短信貓池信息發(fā)送平臺等設(shè)備組成。

2 地震信息快速獲取系統(tǒng)應(yīng)用

2.1 核電廠應(yīng)急

在核電站建設(shè)和運營過程中，根據(jù)國家規(guī)定，必須建立完備的應(yīng)急計劃、應(yīng)急設(shè)備和應(yīng)急體系，并進行定期的應(yīng)急演習(xí)。核應(yīng)急，包括應(yīng)急準備和應(yīng)急響應(yīng)，是當(dāng)核電站發(fā)生或即將可能發(fā)生的核事故，采取措施，以控制或緩解事故發(fā)展，減輕事故造成的后果，保護公眾，保護環(huán)境。

2.2 地震對核電廠影響

地震是一種破壞性大的自然災(zāi)害，對核電廠有著十分顯著的安全威脅。當(dāng)前核電廠的抗震能力設(shè)計為可以抵抗設(shè)計基準地震，這種抗震能力都留有一定的安全余量。然而，地震很難預(yù)測，并且存在著超設(shè)計基準地震的可能性。即便在設(shè)計基準地震范圍內(nèi)，地震仍有可能對核電廠的安全造成影響。尤其是2011年3月11日日本9.0級地震并引發(fā)海嘯及核泄漏，引起國際社會的廣泛關(guān)注和人們對核電安全的擔(dān)憂。

2.3 核電廠地震監(jiān)測系統(tǒng)

目前，核電廠都安裝有地震儀表系統(tǒng)，可以對核電站廠區(qū)和核島的關(guān)鍵部位進行監(jiān)測。該系統(tǒng)主要功能：

（1）實時監(jiān)測：實時監(jiān)測隨時可能發(fā)生的振動及核電廠區(qū)的地震活動。（2）發(fā)出報警：當(dāng)發(fā)生一定烈度地震的時候，將地震信號提供給運行人員進行判斷和決定必要的操作，如停堆、發(fā)警報和啟動應(yīng)急程序等并進行記錄以供安全分析，判斷主要結(jié)構(gòu)和設(shè)備部件有無損傷，是否檢查、維修、加固或可直接繼續(xù)運行。（3）事件記錄：地震儀表監(jiān)測系統(tǒng)是利用對地面振動加速度測量的方法來監(jiān)測并記錄下地震發(fā)生前30秒到地震結(jié)束后30秒的完整地震事件。

雖然地震儀表系統(tǒng)能為核電廠提供必要的廠址地震信息，但該信息只能給出電廠實時的地震大小。該信息必須由技術(shù)人員進行處理和判斷，然后再采取相應(yīng)的應(yīng)急響應(yīng)。對地震三要素和震情的發(fā)展信息不能及時掌握，這樣就無法提供準確的應(yīng)急指導(dǎo)。

2.4 地震快速獲取系統(tǒng)在核電廠應(yīng)急中的應(yīng)用

從國內(nèi)外歷次重大地震事件對核電站的影響及經(jīng)驗和啟示中，在核電站中建設(shè)地震信息系統(tǒng)對應(yīng)急處置非常重要，是科學(xué)決策的依據(jù)。福島事件后，國家核安全局對電廠提出改進要求：加強與地震局、海洋局的聯(lián)系，快速獲取地震信息和震情發(fā)展，為基地生產(chǎn)和輿情提供指導(dǎo)。

核電廠通過引進地震信息快速獲取系統(tǒng)，可以接收來自地震臺網(wǎng)中心實時的地震信息，同時可以將地震信息顯示在核電安全生產(chǎn)監(jiān)控中心。通過地震信息快速獲取系統(tǒng)發(fā)出的地震信息，結(jié)合電廠地震儀表系統(tǒng)的報警，能夠快速的獲取地震的整體情況并就地震對電廠的影響情況作出有效的評估。當(dāng)?shù)卣鸺铀俣鹊竭_電廠應(yīng)急響應(yīng)級別時，根據(jù)應(yīng)急響應(yīng)行動導(dǎo)則，及時啟動相關(guān)應(yīng)急組織，達到快速響應(yīng)的目的。核電廠地震應(yīng)急響應(yīng)導(dǎo)則如圖2所示。

3 對于地震信息快速獲取系統(tǒng)的完善

3.1 地震預(yù)警信息獲取的改進建議

當(dāng)前地震信息快速獲取系統(tǒng)是在地震發(fā)生后能夠及時準確的獲得地震的相關(guān)信息（地震三要素等），以便及時開展相對應(yīng)的輿情處置等工作，但對于地震預(yù)警該方面的功能比較欠缺。

增加地震預(yù)警系統(tǒng)，其能利用P波到達后幾秒鐘時間內(nèi)的波形數(shù)據(jù)，在地震發(fā)生10秒以內(nèi)估算震中位置和震級，可以為震中距30km以外的地區(qū)發(fā)送地震預(yù)警信息，距離震中80km的地區(qū)可以在最具破壞力的S波到達前13秒收到地震預(yù)警信號，距離震中100km的地區(qū)可以提前18秒收到預(yù)警信號，距離震中140km的地區(qū)可以提前29秒收到預(yù)警信號，距離震中280km的地區(qū)可以提前62秒收到預(yù)警信號。

該系統(tǒng)可以使核電廠獲得地震預(yù)警信息和地震速報信息，提前了解到附近所發(fā)生的地震情況，能有比較充裕的時間對機組進行相關(guān)的操作。

3.2 地震監(jiān)測信息呈現(xiàn)的改進建議

當(dāng)前地震預(yù)警系統(tǒng)主要通過專用電腦和短信息獲取相關(guān)信息，在獲取該信息后，還需要工程師對信息進行判斷和分析，并結(jié)合電廠具體地震信息啟動對應(yīng)應(yīng)急狀態(tài)。目前在核電廠主控室僅設(shè)置有報警裝置（即在核電廠地震監(jiān)測裝置超過報警觸發(fā)閾值時產(chǎn)生報警），未設(shè)置實時顯示，無法實施顯示閾值，在報警產(chǎn)生時通知工程師進行確認具體地震信息和大小，再決定啟動相關(guān)應(yīng)急狀態(tài)。這在時效性上存在一定問題。

4 結(jié)語

通過以上闡述，描述了地震信息速報系統(tǒng)在核電廠應(yīng)急管理中的應(yīng)用，同時提出了當(dāng)前系統(tǒng)的相關(guān)缺陷及改進建議，對于電廠地震應(yīng)急相關(guān)建設(shè)和實際應(yīng)用有較強的借鑒意義。

參考文獻

[1] 龍政強，孫學(xué)軍，徐寧，等.廣西地震信息發(fā)布系統(tǒng)軟件構(gòu)建研究[J].山西地震，2015，161（1）：17-20.

Application of ?Seismic Information Fast Acquisition System in

Emergency Response of ?Nuclear Power Plant

ZUO Shuang-long，LUAN Zhen-xing，Cheng Bin

（GuangXi FangChengGang Nuclear Power Generation Co.， Ltd.，F(xiàn)angchenggang ?Guangxi ?538001）

Abstract：Earthquake is a devastating natural disaster and has a great threat to the safety of nuclear power plant. The principle and constitution of the seismic information fast acquisition system are introduced in this paper. The connection of the system and seismic monitoring system in nuclear power plant and its application in earthquake disaster emergency response are emphasized.

Key words：earthquake; information acquisition; nuclear power plant; emergency response