用量化評(píng)估方法探析核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

仇春華，柏志軍，何斯琪，譚俊龍，張仁和，王黎明

用量化評(píng)估方法探析核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

仇春華，柏志軍，何斯琪，譚俊龍，張仁和，王黎明

（國家核安保技術(shù)中心，北京 102401）

核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)作為保護(hù)核設(shè)施免遭恐怖主義襲擊的主要手段，其有效性對(duì)于確保核設(shè)施安全至關(guān)重要。當(dāng)前，我國核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過于依賴法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，缺少針對(duì)不同威脅的區(qū)別化設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)過程中的有效性分析驗(yàn)證缺少數(shù)據(jù)支撐，影響了實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)功能的發(fā)揮。為了探究通過優(yōu)化設(shè)計(jì)提高核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)有效性的方法，本文從影響核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)有效性的主要因素分析入手，探討了當(dāng)前核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的一些不足，并通過定量分析的方法論證了核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化的可能方案，為優(yōu)化核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了相關(guān)建議。

實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)；有效性評(píng)估；設(shè)計(jì)優(yōu)化

近年來，恐怖主義活動(dòng)頻發(fā)，核恐怖主義威脅日益突顯，核安保問題受到高度關(guān)注。核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)作為保護(hù)核設(shè)施免遭恐怖主義襲擊的主要手段，其有效性對(duì)于確保核設(shè)施安全至關(guān)重要，如何通過優(yōu)化設(shè)計(jì)提高核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)的有效性是核安保領(lǐng)域的一項(xiàng)重要研究課題。本文將從影響核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)有效性的主要因素分析入手，探討當(dāng)前核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面存在的不足，并通過定量分析的方法論證核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化的可能方案，以期為優(yōu)化核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開拓一些思路。

1　影響核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)有效性的主要因素[1]

核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)是指具有探測(cè)、延遲及響應(yīng)功能，用于阻止破壞核設(shè)施及核材料，以及防止盜竊、搶劫或擅自轉(zhuǎn)移和使用核材料活動(dòng)的安全防范系統(tǒng)。從以上定義可以看出，核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)的有效性主要是由探測(cè)、延遲和響應(yīng)三大功能決定的。探測(cè)主要用于及時(shí)發(fā)現(xiàn)敵手，延遲則是在發(fā)現(xiàn)敵手后盡可能延緩敵手到達(dá)保護(hù)目標(biāo)的時(shí)間，為響應(yīng)力量盡快趕到事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)爭(zhēng)取時(shí)間，響應(yīng)是指發(fā)現(xiàn)敵手后響應(yīng)力量盡快趕到事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)阻擊敵手，防止敵手的陰謀得逞。

通常情況下，實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)的有效性E可以用公式（1）來表示[2]：

式中：I——響應(yīng)力量在敵手到達(dá)保護(hù)目標(biāo)之前及時(shí)截住敵手的概率；

N——響應(yīng)力量成功擊敗（制服）敵手的概率。

I主要是由敵手入侵路徑上的入侵探測(cè)器的探測(cè)概率、延遲設(shè)施（實(shí)體屏障、門、墻體等）能夠提供的延遲時(shí)間，以及響應(yīng)力量在接到報(bào)警后趕到現(xiàn)場(chǎng)所需時(shí)間（響應(yīng)時(shí)間）決定的。N主要由響應(yīng)力量的人數(shù)、武器和技戰(zhàn)術(shù)水平?jīng)Q定，當(dāng)響應(yīng)力量的人數(shù)、武器和技戰(zhàn)術(shù)水平相對(duì)敵手占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)時(shí)，N=1，即響應(yīng)力量只要能截住敵手，就一定能夠成功擊敗敵手。本文后面的分析都將基于這一假設(shè)，即N=1。

基于上述假設(shè)，則實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)的有效性主要與探測(cè)概率、延遲時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間三個(gè)變量有關(guān)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)：在成功探測(cè)敵手入侵之前的延遲時(shí)間，都是無效延遲時(shí)間，因?yàn)閿呈挚梢曰ㄗ銐虻臅r(shí)間來突破延遲設(shè)施卻不會(huì)被發(fā)現(xiàn)；而如果探測(cè)到敵手入侵后剩余的延遲時(shí)間小于響應(yīng)時(shí)間，則該探測(cè)為無效探測(cè)，因?yàn)榧词钩晒μ綔y(cè)敵手入侵，但由于其后續(xù)的延遲設(shè)施不能提供足夠的延遲時(shí)間，在響應(yīng)力量趕到事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，敵手已成功達(dá)到其目標(biāo)[3]。

圖1描述了截住概率與響應(yīng)時(shí)間和延遲時(shí)間之間的關(guān)系。從圖中可以看出，雖然沿?cái)呈秩肭致窂揭还苍O(shè)有6個(gè)探測(cè)點(diǎn)，但探測(cè)點(diǎn)4、5、6后面的延遲時(shí)間小于響應(yīng)時(shí)間，即使它們能夠成功探測(cè)敵手入侵，由于響應(yīng)力量不能及時(shí)趕到，并不能阻止敵手達(dá)到其目標(biāo)，因此為無效探測(cè)。接近保護(hù)目標(biāo)的最后一個(gè)有效探測(cè)點(diǎn)通常稱其為臨界探測(cè)點(diǎn)。為了提高核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)的有效性，在設(shè)計(jì)實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)時(shí)，需要處理好探測(cè)、延遲和響應(yīng)三者之間的關(guān)系，探測(cè)系統(tǒng)盡可能在外圍設(shè)置，延遲系統(tǒng)盡可能設(shè)置在探測(cè)系統(tǒng)與保護(hù)目標(biāo)之間，只有響應(yīng)力量的響應(yīng)時(shí)間小于所有探測(cè)點(diǎn)與保護(hù)目標(biāo)之間延遲系統(tǒng)能夠提供的延遲時(shí)間，才能保證所有探測(cè)點(diǎn)均是有效探測(cè)點(diǎn)，不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)橛袩o效探測(cè)點(diǎn)而造成無效投入。

圖1　實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)有效探測(cè)點(diǎn)示意圖

對(duì)于入侵路徑上有多個(gè)有效探測(cè)點(diǎn)的實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)，其累積截住概率計(jì)算公式如下[4]：

式中：Di——第個(gè)探測(cè)點(diǎn)的探測(cè)概率。

可以看出，在入侵路徑上設(shè)置的有效探測(cè)點(diǎn)越多，則累積截住概率越大，實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)有效性越高。但工程設(shè)計(jì)中是要考慮成本因素的，設(shè)計(jì)的最佳方案應(yīng)是用最少的投入實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)[5]。為了探究入侵路徑上有效探測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)與實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)有效性之間的關(guān)系，這里作如下假設(shè)：核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)是嚴(yán)格按照縱深防御和均衡保護(hù)的原則設(shè)計(jì)的，所有探測(cè)系統(tǒng)和延遲系統(tǒng)均是環(huán)繞需要保護(hù)的目標(biāo)分層、均衡設(shè)置的，從外向內(nèi)分別設(shè)置5層探測(cè)系統(tǒng)，所有探測(cè)系統(tǒng)均為有效探測(cè)點(diǎn)且探測(cè)概率均為0.7。基于上述假設(shè)的簡化模型，利用公式（2）可以計(jì)算出理想狀態(tài)下入侵路徑上有效探測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)與累積截住概率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表1所示。圖2為累積截住概率隨有效探測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)的變化趨勢(shì)圖，可以看出，隨著有效探測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)的增加，累積截住概率的增長是逐漸趨緩的。因此，在入侵路徑上設(shè)置兩到三個(gè)有效探測(cè)點(diǎn)是較為經(jīng)濟(jì)合理的。

2　當(dāng)前核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的不足

當(dāng)前，核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)主要是基于特定設(shè)計(jì)基準(zhǔn)威脅，依據(jù)安全防范領(lǐng)域或?qū)嵨锉Ｗo(hù)領(lǐng)域的一些國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以及相關(guān)規(guī)范性技術(shù)文件進(jìn)行設(shè)計(jì)的。這些標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)文件是業(yè)內(nèi)專家在總結(jié)以往良好實(shí)踐的基礎(chǔ)上起草的，對(duì)實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)各子系統(tǒng)的配置要求和技術(shù)指標(biāo)均有較為詳細(xì)和明確的規(guī)定，為實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了重要的參考依據(jù)。然而，需要指出的是，這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范性技術(shù)文件主要根據(jù)核設(shè)施的實(shí)物保護(hù)級(jí)別提出實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)要求，未針對(duì)不同威脅分別給出應(yīng)對(duì)建議，且一般僅對(duì)技防系統(tǒng)的配置要求和技術(shù)指標(biāo)規(guī)定得較為明確具體，對(duì)人防系統(tǒng)尤其是響應(yīng)力量的部署規(guī)范較少，沒有給出響應(yīng)力量的響應(yīng)時(shí)間指標(biāo)，這就容易導(dǎo)致嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范性技術(shù)文件設(shè)計(jì)的實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)重技防、輕人防，不能做到技防和人防的有機(jī)結(jié)合，在應(yīng)對(duì)威脅時(shí)的實(shí)際效果與預(yù)期目標(biāo)存在一定差距，影響核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)的有效性。

表1　累積截住概率與有效探測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)關(guān)系對(duì)比

圖2　累積截住概率隨有效探測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)的變化趨勢(shì)圖

2.1　相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范性技術(shù)文件未針對(duì)不同威脅提供區(qū)別化解決方案

建造核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)的目的，主要是用于防范不法分子盜竊核材料或破壞核設(shè)施。而實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)防范和應(yīng)對(duì)不法分子的效果除了取決于實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)本身的配置與性能，還與不法分子的人數(shù)、攜帶的武器和工具、訓(xùn)練程度等密切相關(guān)。例如，同樣配置的周界實(shí)體屏障，在應(yīng)對(duì)缺乏訓(xùn)練的單人入侵時(shí)，所能起到的延遲作用要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于應(yīng)對(duì)受過特殊訓(xùn)練且多人配合入侵時(shí)的延遲效果。

在設(shè)計(jì)實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)前，通常要求核設(shè)施建造單位根據(jù)當(dāng)?shù)刂伟矤顩r制定實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)威脅，對(duì)不法分子的作案動(dòng)機(jī)、人數(shù)、攜帶的武器（種類、性能與數(shù)量）和工具、訓(xùn)練程度等進(jìn)行分析和描述。設(shè)計(jì)單位需根據(jù)主管部門批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)威脅確定實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。然而，現(xiàn)實(shí)情況是，無論設(shè)計(jì)基準(zhǔn)威脅如何變化，由于實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)所主要依據(jù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范性技術(shù)文件未針對(duì)不同威脅提供區(qū)別化解決方案，設(shè)計(jì)的實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)技防措施僅與核設(shè)施實(shí)物保護(hù)級(jí)別相關(guān)，對(duì)于同一實(shí)物保護(hù)級(jí)別的核設(shè)施，所采取的實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)技防措施是基本相同的。相同的技防系統(tǒng)要應(yīng)對(duì)不同的威脅，只能通過調(diào)整人防系統(tǒng)尤其是響應(yīng)力量的部署來與技防系統(tǒng)協(xié)同應(yīng)對(duì)。而在設(shè)計(jì)階段，響應(yīng)力量的兵力部署和分配等往往還懸而未決，很難做到精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，這就導(dǎo)致設(shè)計(jì)的實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)難以做到技防和人防的有機(jī)結(jié)合，不能針對(duì)不同設(shè)計(jì)基準(zhǔn)威脅進(jìn)行量身設(shè)計(jì)，影響了實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)威脅的實(shí)際效果。

2.2　實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)有效性分析缺少基礎(chǔ)性測(cè)試數(shù)據(jù)作為支撐

當(dāng)前，核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，一般會(huì)使用基于本文第1節(jié)所述基本原理的有效性分析軟件對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析，找出設(shè)計(jì)中存在的薄弱環(huán)節(jié)，針對(duì)薄弱環(huán)節(jié)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，直至分析結(jié)果達(dá)到要求。有效性分析是實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于提升設(shè)計(jì)質(zhì)量、確保設(shè)計(jì)的實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)能夠有效應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)威脅發(fā)揮著重要作用。

目前主要使用的實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)有效性分析軟件都是基于敵手行動(dòng)序列圖（見圖3）建立的分析模型。敵手行動(dòng)序列圖是核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)的圖解模型，采用防護(hù)層和若干路徑元件自上而下、由外而內(nèi)逐層描述核設(shè)施的各保護(hù)區(qū)域和實(shí)物保護(hù)措施，涵蓋了敵手為達(dá)成目的可以采取的所有路徑以及這些路徑上必須克服的所有實(shí)物保護(hù)元件。

圖3　假想設(shè)施的實(shí)物保護(hù)措施簡圖和敵手行動(dòng)序列圖

路徑元件用于描述實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)各主要設(shè)備部件，在使用路徑元件建立核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)有效性分析模型時(shí)，需要確定各主要設(shè)備部件在應(yīng)對(duì)敵手使用不同工具情況下的延遲時(shí)間、探測(cè)概率等參數(shù)作為基礎(chǔ)性支撐數(shù)據(jù)。這些參數(shù)需要基于大量測(cè)試數(shù)據(jù)才能精確獲得，然而，目前我國尚未系統(tǒng)開展相關(guān)測(cè)試工作，建立有效性分析模型中使用的各種參數(shù)數(shù)據(jù)主要是基于國際相關(guān)軟件提供的數(shù)據(jù)以及分析人員的經(jīng)驗(yàn)估計(jì)值，準(zhǔn)確性無法保證。因此，使用有效性分析軟件驗(yàn)證和改進(jìn)實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的效果大打折扣。

2.3　缺少根據(jù)核設(shè)施特點(diǎn)對(duì)主要威脅方式的分析

通常情況下，核設(shè)施面臨的恐怖主義威脅主要有兩種，一種是恐怖分子直接襲擊核設(shè)施，以圖造成大量放射性物質(zhì)釋放；另一種是恐怖分子通過盜竊存儲(chǔ)在核設(shè)施里的核材料和其他放射性物質(zhì)，用于制造放射性物質(zhì)散布裝置——臟彈或核爆炸裝置，以引發(fā)核恐怖主義事件，如在大型公眾活動(dòng)或公共場(chǎng)所中使用上述裝置，旨在通過放射性破壞效果產(chǎn)生嚴(yán)重的核恐怖社會(huì)心理影響，破壞社會(huì)安定，實(shí)現(xiàn)表達(dá)其特殊的政治意圖和訴求的目的。

在應(yīng)對(duì)以上兩種威脅方式時(shí)，對(duì)實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)的要求是有所差異的。對(duì)于第一種威脅方式，恐怖分子只需到達(dá)保護(hù)目標(biāo)并實(shí)施破壞活動(dòng)就能成功實(shí)現(xiàn)其目的；因此，要確?？植婪肿尤肭致窂缴系乃刑綔y(cè)點(diǎn)均是有效探測(cè)點(diǎn)，必須保證距離保護(hù)目標(biāo)最近的一個(gè)探測(cè)點(diǎn)到保護(hù)目標(biāo)之間能夠提供的延遲時(shí)間大于響應(yīng)時(shí)間。而對(duì)于第二種威脅方式，恐怖分子不僅要到達(dá)保護(hù)目標(biāo)，而且還要盜取核材料或其他放射性物質(zhì)并成功逃出，恐怖分子需要突破的實(shí)體屏障和探測(cè)點(diǎn)都將翻倍，因此，同樣的實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以提供更高的探測(cè)概率和更長的延遲時(shí)間。

不同類型的核設(shè)施面臨的威脅形式是有所差異的，這里以核電站和濃縮鈾儲(chǔ)存設(shè)施進(jìn)行舉例說明。大多數(shù)核電廠使用的核材料都是以燃料組件的形式存在的，體積和重量都很大，恐怖分子要想把它盜走是非常困難的。而核電廠的堆芯功率一般都比較大，一旦發(fā)生超臨界事故，可能會(huì)發(fā)生大量放射性釋放，后果不堪設(shè)想。此外，從反應(yīng)堆堆芯卸出的乏燃料具有很強(qiáng)的放射性，如果遭到破壞，也將造成大量放射性物質(zhì)釋放。因此，核電廠面臨的威脅主要是遭受直接襲擊的威脅。而濃縮鈾儲(chǔ)存設(shè)施則不同，濃縮鈾的放射性不大，但高濃鈾卻是制造核爆炸裝置的重要原料，對(duì)恐怖分子來說，破壞濃縮鈾儲(chǔ)存設(shè)施遠(yuǎn)不如盜取濃縮鈾的吸引度大。

實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，往往容易忽略不同類型核設(shè)施可能面臨的主要威脅方式不同這一因素，對(duì)于同樣是一級(jí)實(shí)物保護(hù)的核電廠和濃縮鈾儲(chǔ)存設(shè)施，設(shè)計(jì)的實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)基本上是一樣的。而通過前面的分析可知，由于核電廠面臨的主要是遭受破壞的威脅，濃縮鈾儲(chǔ)存設(shè)施面臨濃縮鈾被盜的威脅則更大。因此，對(duì)于同樣的實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和投入，濃縮鈾儲(chǔ)存設(shè)施的實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)濃縮鈾被盜威脅時(shí)的有效性要大于核電站實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)遭受破壞威脅時(shí)的有效性。這顯然不符合設(shè)計(jì)者的初衷，對(duì)于設(shè)計(jì)者來說，針對(duì)同一實(shí)物保護(hù)級(jí)別的核設(shè)施，相似的設(shè)計(jì)和投入，所期望得到的實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)有效性應(yīng)是相近的。

2.4　缺少對(duì)響應(yīng)力量響應(yīng)時(shí)間的精確考慮

如前所述，核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)的有效性主要是由入侵路徑上的有效探測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)及各有效探測(cè)點(diǎn)的探測(cè)概率決定的。而一個(gè)探測(cè)點(diǎn)是否為有效探測(cè)點(diǎn)，則與該探測(cè)點(diǎn)后面延遲設(shè)施能夠提供的延遲時(shí)間和響應(yīng)力量的響應(yīng)時(shí)間息息相關(guān)。只有當(dāng)響應(yīng)時(shí)間小于延遲時(shí)間時(shí)，該探測(cè)點(diǎn)才是有效探測(cè)點(diǎn)。因此，實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)有效性與響應(yīng)力量的響應(yīng)時(shí)間密切相關(guān)。

當(dāng)前，設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)時(shí)，一般也會(huì)考慮響應(yīng)時(shí)間的因素，但往往僅會(huì)給一個(gè)響應(yīng)時(shí)間的理論估計(jì)值，用于最后對(duì)設(shè)計(jì)方案做有效性評(píng)估驗(yàn)證。設(shè)計(jì)單位既不會(huì)針對(duì)核設(shè)施的不同部位分別進(jìn)行響應(yīng)時(shí)間的估算，也缺少對(duì)響應(yīng)力量的響應(yīng)時(shí)間的有效驗(yàn)證。這樣就容易導(dǎo)致核設(shè)施某些部位的響應(yīng)時(shí)間可能大大高于設(shè)計(jì)者當(dāng)初設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)響應(yīng)時(shí)間的估計(jì)值，從而使某些探測(cè)點(diǎn)成為無效探測(cè)點(diǎn)。

這里再舉一例，核電站海水泵房為核電廠提供冷卻水，一旦遭受破壞，不僅會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，還可能會(huì)造成意外停堆，嚴(yán)重時(shí)甚或?qū)е虏豢深A(yù)知的核事故，因此，海水泵房是需要加以保護(hù)的重要目標(biāo)之一，被布置在要害區(qū)內(nèi)。在當(dāng)前核電廠實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，海水泵房的四周被設(shè)置了一層要害區(qū)周界，并安裝了入侵探測(cè)和視頻復(fù)核設(shè)備，同時(shí)具備探測(cè)和延遲功能。然而，如果海水泵房外圍要害區(qū)周界距離泵房很近，如不到十米，且泵房大門不鎖閉，恐怖分子一旦突破要害區(qū)周界實(shí)體屏障，很快就會(huì)來到泵房內(nèi)實(shí)施破壞活動(dòng)。也就是說，海水泵房外圍的要害區(qū)周界實(shí)體屏障及其以內(nèi)的設(shè)施所能提供的延遲時(shí)間會(huì)小于響應(yīng)力量的響應(yīng)時(shí)間，如果恐怖分子在入侵海水泵房過程中，在要害區(qū)周界才首次觸發(fā)報(bào)警，則還未等到響應(yīng)力量趕到事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)，恐怖分子已成功實(shí)施破壞活動(dòng)，即要害區(qū)周界的入侵探測(cè)是無效探測(cè)。如果設(shè)計(jì)者缺少對(duì)響應(yīng)時(shí)間的有效驗(yàn)證，也未針對(duì)特殊部位專門考慮響應(yīng)時(shí)間與延遲時(shí)間之間的關(guān)系，就很容易出現(xiàn)上述情況。

3　核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化建議

針對(duì)當(dāng)前核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的不足，在需要實(shí)現(xiàn)某一特定實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)有效性目標(biāo)的前提下，盡可能提高產(chǎn)出投入比，必須從影響實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)有效性的主要因素入手，針對(duì)核設(shè)施特點(diǎn)及其面臨的威脅類型，綜合考慮探測(cè)、延遲及響應(yīng)三大功能的相互協(xié)調(diào)和配合，確保所有探測(cè)點(diǎn)均為有效探測(cè)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)化配置。為此提出如下建議。

3.1　核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)評(píng)審應(yīng)更注重有效性分析指標(biāo)

當(dāng)前，監(jiān)管部門對(duì)核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)評(píng)審和監(jiān)督檢查主要是對(duì)照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范性技術(shù)文件進(jìn)行符合性檢查，缺少對(duì)反映實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)總體性能的有效性指標(biāo)的關(guān)注。這就無形形成了一種導(dǎo)向，只要設(shè)計(jì)單位嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范性技術(shù)文件進(jìn)行實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，往往容易通過評(píng)審，導(dǎo)致設(shè)計(jì)單位缺少針對(duì)核設(shè)施實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)的動(dòng)力。只有監(jiān)管單位在核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)評(píng)審過程中，更注重有效性指標(biāo)，才能扭轉(zhuǎn)這種導(dǎo)向，使設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)時(shí)更注重實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)的綜合性能，針對(duì)核設(shè)施特點(diǎn)采取更多個(gè)性化設(shè)計(jì)，而不是機(jī)械照搬相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范性技術(shù)文件，才能在實(shí)現(xiàn)某一特定有效性目標(biāo)前提下，最大限度提高產(chǎn)出投入比。

相關(guān)單位在編制實(shí)物保護(hù)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范性技術(shù)文件時(shí)，應(yīng)針對(duì)不同威脅提出區(qū)別化解決方案，同時(shí)兼顧技防系統(tǒng)和人防系統(tǒng)，確保對(duì)技防系統(tǒng)所提技術(shù)指標(biāo)與人防系統(tǒng)要求相結(jié)合，有效應(yīng)對(duì)所面臨的威脅；同時(shí)，也應(yīng)強(qiáng)調(diào)相關(guān)指標(biāo)僅供參考，最終應(yīng)以實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)有效性分析指標(biāo)作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。并且，根據(jù)實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)建成投運(yùn)后進(jìn)行的實(shí)兵對(duì)抗演練和沙盤推演結(jié)果，定期對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)文件予以調(diào)整和改進(jìn)。

3.2　建立實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)有效性分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

針對(duì)中國核設(shè)施常用探測(cè)設(shè)備，開展性能測(cè)試，收集其在核設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件下應(yīng)對(duì)敵手不同入侵方式（破拆、翻越、走、跑、爬、跳等）的核心性能指標(biāo)數(shù)據(jù)（如探測(cè)概率、噪擾報(bào)警率、誤報(bào)率等）；針對(duì)中國核設(shè)施常用延遲設(shè)備及裝置，開展性能測(cè)試，收集其在核設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件下應(yīng)對(duì)不同類型敵手（訓(xùn)練有素、未進(jìn)行特殊訓(xùn)練等）使用不同工具（車輛、繩索、梯子、手動(dòng)破拆工具、電動(dòng)破拆工具、炸藥等）入侵時(shí)的延遲時(shí)間，基于測(cè)試數(shù)據(jù)建立符合中國國情的實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)有效性分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，以此為基礎(chǔ)開發(fā)有效性分析軟件，提升實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)有效性分析的準(zhǔn)度和效果。

3.3　在設(shè)計(jì)實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)前應(yīng)對(duì)核設(shè)施面臨的主要威脅方式進(jìn)行分析

如前所述，不同的核設(shè)施可能面臨的威脅類型不同，從而實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路也會(huì)有所不同。對(duì)于面臨的威脅主要是防止核材料被盜的核設(shè)施，其實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)在相同設(shè)計(jì)方案下，與防破壞的核設(shè)施相比，可以達(dá)到更高的有效性指標(biāo)。因此，建議核設(shè)施建造單位在制定設(shè)計(jì)基準(zhǔn)威脅時(shí)，應(yīng)根據(jù)核設(shè)施特點(diǎn)明確其面臨的主要威脅方式是盜竊還是破壞，或者二者兼有。設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)時(shí)，對(duì)于主要是防止核材料被盜的核設(shè)施，應(yīng)將側(cè)重點(diǎn)放在加強(qiáng)核材料保護(hù)，可在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)以防止破壞為主的設(shè)計(jì)適當(dāng)簡配，從而在不降低其有效性的情況下，減少實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)投入成本。

3.4　實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮響應(yīng)力量的響應(yīng)時(shí)間因素

核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)的有效性與響應(yīng)力量的響應(yīng)時(shí)間密切相關(guān)，核設(shè)施的不同保護(hù)目標(biāo)由于所處位置各不相同，響應(yīng)力量趕到不同位置的響應(yīng)時(shí)間也會(huì)略有不同，此外，響應(yīng)時(shí)間也與響應(yīng)力量的營房位置、訓(xùn)練程度和技戰(zhàn)術(shù)水平密切相關(guān)。因此，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)核設(shè)施實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)針對(duì)每一個(gè)保護(hù)目標(biāo)分別評(píng)估響應(yīng)時(shí)間。在響應(yīng)時(shí)間大于延遲時(shí)間時(shí)，要么通過在探測(cè)點(diǎn)與保護(hù)目標(biāo)之間增設(shè)延遲系統(tǒng)來增加延遲時(shí)間，要么通過合理布局響應(yīng)力量的營房位置，或者設(shè)置備勤點(diǎn)來縮短響應(yīng)時(shí)間，確保各探測(cè)點(diǎn)到保護(hù)目標(biāo)之間的延遲時(shí)間均大于響應(yīng)時(shí)間，避免出現(xiàn)無效探測(cè)點(diǎn)而造成無效投資。

［1］ D W Whithead，C S Potter，S L O’Connor．Nuclear power plant security assessment technical manual：SAND-007-5591［R］．Albuquerque，NM：Sandia National Laboratory，2007．

［2］ A A Wadoud，A S Adail，A A Saleh．Physical protection evaluation process for nuclear facility via sabotage scenarios［J］．Alexandria Engineering Journal，2018，57：831-839．

［3］ 苗強(qiáng)，方忻．SAVI模型及軟件缺陷研究［J］．科技與創(chuàng)新，2020，18：11-15．

［4］ 趙培祥，江俊，曾毅，等．實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)的定量評(píng)估模型之研究現(xiàn)狀及發(fā)展［J］．核安全，2020，19（2）：56-63．

［5］ M L Garcia．The design and evaluation of physical protection systems，2nd ed［R］．Burlington，MA：Elsevier Butterworth-Heinemann，2008．

Optimization of Physical Protection System Design for Nuclear Facilities with Quantitative Evaluation Method

QIU Chunhua，BAI Zhijun，HE Siqi，TAN Junlong，ZHANG Renhe，WANG Liming

（State Nuclear Security Technology Center，Beijing 102401，China）

As the main means to protect nuclear facilities from terrorist attacks，the effectiveness of physical protection system of nuclear facilities is very important to ensure the safety of nuclear facilities. At present，the design of physical protection system of nuclear facilities in China relies too much on regulations and standards，lacks differentiated design schemes for different threats，and lacks data support for the effectiveness analysis and verification in the design process，which affects the function of the physical protection system. In order to explore the method of improving the effectiveness of the physical protection system through design optimization，this paper starts with the analysis of the main factors affecting the effectiveness of the physical protection system of nuclear facilities，discusses some shortcomings of the current design of the physical protection system，and demonstrates the possible scheme of the design optimization of the physical protection system through quantitative analysis. Some suggestions are provided for optimizing the design of physical protection system of nuclear facilities.

Physical protection system；Effectiveness evaluation；Optimization of the design

TL48

A

0258-0918（2021）03-0569-07

2020-11-29

仇春華（1980—），男，湖北廣水人，高級(jí)工程師，博士，現(xiàn)主要從事核安保政策法規(guī)方面研究