島嶼公眾核應(yīng)急撤離時(shí)效探索
——以福清市小麥嶼為例

鄭青英

(福州市福清核電廠核事故應(yīng)急中心，福建 福州，350300)

核安全是核電產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展的前提和根本保障，核應(yīng)急是核安全縱深防御最后一道屏障。目前，各地核應(yīng)急預(yù)案中公眾撤離大多僅考慮政府統(tǒng)一安排車輛組織公眾陸路集中撤離，未考慮公眾自行撤離和海上撤離。本文結(jié)合福清核應(yīng)急準(zhǔn)備工作實(shí)際，就不同條件下福清市小麥嶼公眾核應(yīng)急撤離時(shí)間進(jìn)行估算，為開(kāi)展小麥嶼公眾核應(yīng)急防護(hù)行動(dòng)提供技術(shù)基礎(chǔ)，為小麥嶼和其他核電廠周圍島嶼公眾核事故應(yīng)急撤離提供啟示。

1 小麥嶼地理位置及公眾核應(yīng)急撤離特點(diǎn)

1.1 小麥嶼地理位置

福清核電廠位于福建省福清市三山鎮(zhèn)前薛村，“華龍一號(hào)”全球首堆——5號(hào)機(jī)組已于2021年1月30日投入商業(yè)運(yùn)行。

小麥嶼位于興化灣海域，東經(jīng)119°23′16.3″，北緯25°26′24.7″，東西長(zhǎng)約1.3 km、南北長(zhǎng)約0.9 km，總面積約0.7 km2，是一座呈三角形狀孤島。該島位于福清核電廠W方位、江陰鎮(zhèn)區(qū)SE方向，距離1#反應(yīng)堆4.81 km，距離6#反應(yīng)堆5.35 km，距離江陰鎮(zhèn)區(qū)7 km，劃入福清核電廠煙羽應(yīng)急計(jì)劃內(nèi)區(qū)[1]，如圖1所示。

圖1 小麥嶼相對(duì)于福清核電廠的位置示意圖

1.2 小麥嶼公眾核應(yīng)急撤離特點(diǎn)

1.2.1常住人口少但人口波動(dòng)較大

小麥嶼島上小麥村隸屬江陰鎮(zhèn)，戶籍人口986人，常住人口487人，其中本地村民360人、外來(lái)養(yǎng)殖人員127人。每年上島游客約有3～5千人，“五一”“十一”假日客流量最高峰約有200人。春節(jié)、中秋、清明等節(jié)日島上人員最高峰接近900人。

1.2.2經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)單一

村內(nèi)無(wú)工礦企業(yè)，村民以紫菜養(yǎng)殖、近海捕撈為生, 核事故狀態(tài)下無(wú)工礦企業(yè)人員撤離需求；村民飲用地下水，糧食、蔬菜及日常生活用品基本上由島外供給,群眾未能及時(shí)撤離將出現(xiàn)飲用水、蔬菜等生活必需品短缺。

1.2.3設(shè)施簡(jiǎn)陋

島上設(shè)施簡(jiǎn)陋，現(xiàn)有小學(xué)、教堂、衛(wèi)生所、老人會(huì)各1個(gè)(所)，為土石結(jié)構(gòu)，房屋的穩(wěn)定性和隱蔽效果都較差。島內(nèi)主要設(shè)施分布如圖2所示。

圖2 小麥嶼主要設(shè)施分布圖

1.2.4交通不便

島上幾無(wú)機(jī)動(dòng)車輛，居民日常進(jìn)出島主要依賴每天1班的渡輪(核載42人)。江陰鎮(zhèn)碼頭潮位較高，渡輪需在漲潮時(shí)方能?？浚斐蛇\(yùn)行時(shí)間不確定。島上共有機(jī)動(dòng)漁船56艘，噸位為10 t，平均航速10 km/h，每艘可搭載3～6人。

鑒于小麥嶼為孤島，且在福清核電廠煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)，根據(jù)《福清市核應(yīng)急預(yù)案》[2]要求，本著“以人為本、生命至上”原則，做好小麥嶼隱蔽、碘防護(hù)、撤離等核應(yīng)急防護(hù)行動(dòng)準(zhǔn)備十分必要。

2 公眾撤離時(shí)間估算方法

我國(guó)核事故應(yīng)急相關(guān)導(dǎo)則要求開(kāi)展應(yīng)急撤離時(shí)間估計(jì)，但對(duì)撤離時(shí)限尚無(wú)明確要求[3]；美國(guó)核管會(huì)(NRC)NUREG/CR-6953[4]文件提出“不推薦在進(jìn)展迅速的大量釋放即將到來(lái)之時(shí)實(shí)施撤離時(shí)間大于4小時(shí)的撤離防護(hù)行動(dòng)”。福清核電廠周邊人口密度較大，撤離難度較大，但基層動(dòng)員能力較強(qiáng)，參考NUREG/CR-6953觀點(diǎn)和目前國(guó)內(nèi)核電廠場(chǎng)外應(yīng)急撤離時(shí)間估算研究成果[5]，并結(jié)合福清實(shí)際，小麥嶼公眾應(yīng)急撤離防護(hù)行動(dòng)按4個(gè)小時(shí)完成的總目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)備。

撤離時(shí)間的確定采用簡(jiǎn)單的方法保守估算，即假設(shè)事件相繼發(fā)生，所有人都得到通知并準(zhǔn)備撤離，每一部分最大用時(shí)簡(jiǎn)單相加。美國(guó)核管會(huì)(NRC)文件NUREG/CR-7002[6]和NUREG/CR-7269[7]把撤離時(shí)間為兩部分：1)成行時(shí)間，指撤離人員接到撤離通知至撤離行程開(kāi)始時(shí)刻的時(shí)間；2)通行時(shí)間，指居民開(kāi)始撤離到離開(kāi)應(yīng)急計(jì)劃區(qū)所經(jīng)歷的時(shí)間。

根據(jù)福清市近年來(lái)組織的小麥嶼公眾撤離防護(hù)演習(xí)實(shí)踐，成行時(shí)間可以進(jìn)一步分為決策時(shí)間(DT，decision time)、通知時(shí)間(NT，notification time)、準(zhǔn)備時(shí)間(PT，preparation time)等三個(gè)階段。DT，即突發(fā)事件預(yù)警至發(fā)布疏散指令所需時(shí)間；NT，即疏散警告時(shí)間；PT，即撤離者從接受警告至撤離開(kāi)始時(shí)間。小麥嶼位置特殊，居民較為集中、易于通知，因此成行時(shí)間(即DT+NT+PT)總用時(shí)45 min是保守的估計(jì)。

通行時(shí)間即為疏散區(qū)清空時(shí)間(CT，clearance time)，即撤離者從出發(fā)至抵達(dá)目的地所需要的行程時(shí)間。小麥嶼應(yīng)急疏散區(qū)清空時(shí)間(CT)主要指居民從住所出發(fā)撤離到指定的安置點(diǎn)的時(shí)間，根據(jù)小麥嶼居民應(yīng)急撤離防護(hù)實(shí)施的撤離方式和交通工具，CT可按三個(gè)階段分開(kāi)估算：第一階段為島內(nèi)撤離時(shí)間(CT1)，即小麥村居民從住所向碼頭聚集時(shí)間，這段時(shí)間主要交通方式為步行；第二階段是海上撤離時(shí)間(CT2)，即小麥村居民乘船從小麥嶼碼頭抵達(dá)江陰鎮(zhèn)碼頭的時(shí)間，這段時(shí)間交通工具為船只；第三階段為陸地上撤離時(shí)間(CT3)，即從江陰鎮(zhèn)碼頭撤離到指定安置點(diǎn)時(shí)間，這段時(shí)間主要交通工具為車輛。

江陰鎮(zhèn)渡輪碼頭距離安置點(diǎn)江陰中學(xué)7.2 km，行程在11 min以內(nèi)，加上撤離公眾輻射沾染劑量檢測(cè)、去污洗消等時(shí)間，保守假定從江陰鎮(zhèn)碼頭到安置點(diǎn)撤離時(shí)間為40 min。

綜上，根據(jù)公式CT1+ CT2=ET(240 min)-(DT+NT+PT)(45 min)-CT3(40 min)，島內(nèi)撤離時(shí)間加上海上撤離時(shí)間需控制在155 min以內(nèi)完成才能達(dá)到撤離預(yù)期目標(biāo)。

3 島內(nèi)撤離時(shí)間估算

3.1 撤離模型

基于VISSIM軟件步行者模型開(kāi)展小麥嶼公眾撤離至碼頭的仿真,為更準(zhǔn)確地描述小麥嶼公眾步行仿真應(yīng)急撤離過(guò)程中各個(gè)路段的撤離疏散情況，將小麥嶼撤離路線分為11個(gè)路段，每個(gè)路段用一個(gè)向量表示(如BA，表示從標(biāo)識(shí)點(diǎn)B到標(biāo)識(shí)點(diǎn)A的路段)，如圖3所示。

近年來(lái)，福清市已多次組織島上公眾開(kāi)展貼近實(shí)戰(zhàn)的撤離演練，村內(nèi)發(fā)布撤離命令的硬件設(shè)施和制度較為健全，村民應(yīng)急撤離意識(shí)較強(qiáng)、對(duì)撤離路線以及撤離時(shí)應(yīng)采取的防護(hù)措施也較熟悉，為此設(shè)定村民撤離平均行走速度4～5 km/h。通過(guò)多次模擬仿真，應(yīng)急撤離警報(bào)拉響后，絕大部分公眾在16.7 min內(nèi)從聚集點(diǎn)走出，按照泊松分布規(guī)律，設(shè)定應(yīng)急撤離警報(bào)拉響后第一個(gè)走出住房到最后一個(gè)走出住房的時(shí)間為17 min。

3.2 結(jié)果和分析

3.2.1組織撤離

應(yīng)急撤離警報(bào)拉響后，村干部組織島上所有公眾按照應(yīng)急撤離路線依次集結(jié)到北碼頭等候大型應(yīng)急撤離船只。撤離開(kāi)始和結(jié)尾階段，應(yīng)急撤離道路上人少行走速度快；中間階段，村民大量涌入道路，擁堵造成行走速度較慢。通過(guò)模擬仿真，應(yīng)急警報(bào)發(fā)出后第一個(gè)到達(dá)標(biāo)識(shí)點(diǎn)A(北碼頭)村民用時(shí)5 min 36 s，最后一個(gè)用時(shí)約為35 min。

3.2.2自行撤離

應(yīng)急撤離警報(bào)拉響后，村民自行選擇撤離路線。島上游客、無(wú)法自行撤離的村民集結(jié)到北碼頭搭乘大型船只撤離。居民聚集點(diǎn)J、M、N的居民由于距離南碼頭較近，假定這些居民點(diǎn)的村民向南碼頭撤離。自行撤離仿真模擬的路段長(zhǎng)度、撤離人數(shù)和村民在路段中的平均行走時(shí)間如圖4所示。

圖4 島內(nèi)自行撤離仿真結(jié)果圖

4 島外撤離時(shí)間估算

根據(jù)居民島內(nèi)撤離仿真結(jié)果，結(jié)合海上撤離時(shí)間分析，可以推算出總體撤離時(shí)間。參考國(guó)內(nèi)外核應(yīng)急與其它應(yīng)急撤離研究經(jīng)驗(yàn)，小麥嶼公眾海上撤離分為自行撤離、組織撤離兩種。影響海上撤離時(shí)間的主要因素：人員集結(jié)到撤離碼頭時(shí)間、撤離碼頭和靠泊碼頭噸位、撤離船只噸位及數(shù)量、天氣狀況。根據(jù)小麥嶼目前碼頭、船只及周邊支援船只情況，本文重點(diǎn)對(duì)當(dāng)前條件下組織撤離、支援組織撤離、與自行撤離相結(jié)合組織撤離以及碼頭擴(kuò)建后組織撤離等模式的撤離時(shí)間進(jìn)行估算。

4.1 撤離基礎(chǔ)條件

海上撤離路線有2條：路線1從南碼頭到江陰鎮(zhèn)渡輪碼頭，路程約5.43 km；路線2從北碼頭至江陰鎮(zhèn)渡輪碼頭，路程約5.32 km，如圖5所示。

圖5 小麥嶼到江陰鎮(zhèn)渡輪碼頭撤離航線示意圖

島上南北各有1個(gè)碼頭，其中南碼頭只能?？繚O船，56艘漁船均停泊此處；北碼頭為100噸級(jí)碼頭，漲潮時(shí)水深近4 m，有3～4 小時(shí)可?？慷奢啞?jù)調(diào)查，福州市內(nèi)(含平潭)共有19艘200噸及以下客輪(含小麥渡)可調(diào)派參與小麥嶼公眾撤離，單程運(yùn)力達(dá)959人；并有漁監(jiān)船、海巡船各1艘參與護(hù)航。假設(shè)調(diào)派3艘船只支援撤離。撤離、護(hù)航船只情況列于表1。

表1 小麥嶼公眾撤離、護(hù)航船只情況一覽表

4.2 組織撤離

組織島上900人(按島上人員峰值估算，下同)全部集結(jié)到北碼頭，分批乘A船撤離。假設(shè)撤離時(shí)為漲潮，船只能夠正?？坎礋o(wú)需等候(下同)。根據(jù)島內(nèi)撤離仿真結(jié)果，得出每42人撤離到北碼頭的時(shí)間(min)，北碼頭人員聚集時(shí)間如圖 6所示。

圖6 北碼頭渡輪裝載人數(shù)聚集時(shí)間

在島內(nèi)撤離仿真中，從撤離行動(dòng)開(kāi)始到第42個(gè)公眾到達(dá)北碼頭時(shí)間為418.6 s，大約7 min，最后一個(gè)公眾抵達(dá)北碼頭時(shí)間為2 055 s，大約35 min。通過(guò)計(jì)算，A船從北碼頭到江陰鎮(zhèn)渡輪碼頭航程約17.3 min(距離5.32 km，速度18.5 km/h)，加上船只靠岸和公眾上下船時(shí)間(以下簡(jiǎn)稱上下船時(shí)間)10 min，從北碼頭到江陰鎮(zhèn)碼頭往返一個(gè)來(lái)回約需44.6 min時(shí)間。

因此，在撤離行動(dòng)開(kāi)始后的第7 min，A船搭乘第一批42名公眾撤離出小麥嶼島，其他公眾在隨后的28 min內(nèi)陸續(xù)集結(jié)到北碼頭并在北碼頭原地等候，A船第46.6 min返抵北碼頭，搭乘第二批42位公眾于第51.6 min離開(kāi)，直到最后一批18人離開(kāi)北碼頭抵達(dá)江陰鎮(zhèn)碼頭共需撤離22趟，總耗時(shí)965.9 min。

4.3 外部支援組織撤離

假設(shè)調(diào)配目前核載人員最多的B、C1、C2船支援撤離，撤離時(shí)公眾上下船時(shí)間均為10 min，且支援船只均能夠按照核應(yīng)急指揮部命令在A船第一批42名公眾撤離前到達(dá)北碼頭。同時(shí)，為確保撤離安全，調(diào)配海巡船D船和漁政船E船負(fù)責(zé)護(hù)航。

根據(jù)表1，通過(guò)計(jì)算B船從北碼頭至江陰鎮(zhèn)碼頭航程約14.4 min(距離5.32 km，速度22.2 km/h)，每撤離100人約需38.8 min(往返14.4 min×2+上下船時(shí)間10 min)；C1船和C2船船型相同，撤離航程均為15.7 min，每撤離78人約需41.4 min(往返15.7 min×2+上下船時(shí)間10 min)。

7 min后第42名公眾集結(jié)到北碼頭登上A船撤往江陰碼頭，第46.6 min返抵北碼頭撤離第二批42名公眾；B船于第12.5 min載第一批100名公眾撤離，第46.3 min返抵北碼頭；C1船、C2船分別于第17.5 min、第22.5 min載第一批78名公眾撤離，第53.9 min、第58.9 min返抵北碼頭。撤離船只按A→B→C1→C2順序安排，主要考慮B船速度最快、核載人數(shù)最大，一方面可以在最短時(shí)間內(nèi)撤出最多公眾，降低公眾總體輻射沾染水平；另一方面可最大限度避免4艘船只再次返抵北碼頭因時(shí)間點(diǎn)接近而造成的登船等候(由于北碼頭一次僅能?？恳凰掖唬枰来慰堪兜谴?，增加了等待時(shí)間)。4艘船均往返撤離3趟，第131.6 min，C2船搭載第3批78名公眾抵達(dá)江陰碼頭完成登岸；3 min后，即第134.6 min，D船搭載最后6名公眾完成海上撤離(4艘支援船只撤出894人，另有6人最后搭載海巡船D船撤離，符合撤離演習(xí)中公務(wù)船負(fù)責(zé)最后小部分公眾撤離實(shí)際)。島上公眾安全抵達(dá)江陰鎮(zhèn)碼頭時(shí)間和人數(shù)示意圖如圖7所示。

圖7 外部支援下公眾撤離和抵達(dá)江陰碼頭時(shí)間分布圖

4.4 結(jié)合自行撤離的組織撤離

假設(shè)島上村民、養(yǎng)殖戶利用自有漁船以家庭為單位自行撤離，A船組織島上游客、無(wú)漁船居民及老弱等特殊人群撤離。

4.4.1南碼頭撤離

南碼頭為沙灘地，較為寬廣，村民抵達(dá)后無(wú)需等待即可找到自己漁船進(jìn)行撤離。根據(jù)圖5小麥嶼村海上撤離路線圖所示，通過(guò)計(jì)算，機(jī)動(dòng)漁船從南碼頭至江陰鎮(zhèn)碼頭平均用時(shí)約33 min(距離5.43 km，航速10 km/h)。通過(guò)仿真模擬，南碼頭第一艘抵達(dá)江陰鎮(zhèn)碼頭的漁船用時(shí)約38.5 min，最后一艘漁船用時(shí)約58.5 min。南碼頭自行撤離公眾284人。

4.4.2北碼頭撤離

從上述估算得知，第一批42個(gè)村民在7 min內(nèi)抵達(dá)北碼頭乘坐A船撤離，第29.3 min登岸撤離完畢，A船第46.6 min返抵北碼頭撤離第二批公眾。

通過(guò)仿真模擬，撤離到北碼頭的616名公眾中最后一位集結(jié)到北碼頭的時(shí)間為第34.3 min，即在A船返抵北碼頭前村民全部完成集結(jié)。第653.7 min，A船第15趟將島上最后一批28名公眾撤離至江陰鎮(zhèn)碼頭。

4.5 結(jié)合自行撤離的外部支援組織撤離

653.7 min撤離時(shí)間難以滿足要求。假設(shè)如上節(jié)調(diào)配B、C1、C2船支援撤離，通過(guò)計(jì)算，4艘船均往返2趟，第87 min，C2船搭載第2批78名公眾抵達(dá)江陰碼頭完成登岸；5 min后，即第92 min，最后20名公眾搭載D船完成海上撤離。

4.6 碼頭擴(kuò)建后的組織撤離

為快速高效組織小麥嶼公眾核應(yīng)急撤離，提升海上撤離安全性，福清市正籌劃擴(kuò)建江陰鎮(zhèn)新渡輪碼頭和小麥嶼北碼頭(平戰(zhàn)結(jié)合與漁港碼頭合并建設(shè))，兩個(gè)碼頭設(shè)計(jì)靠泊能力均為300噸級(jí)，水深8 m,可全天候靠泊水深5 m以內(nèi)的船只。

從福州市內(nèi)客輪運(yùn)力調(diào)查情況可知，目前小麥嶼周邊沒(méi)有更大噸位且能靠泊北碼頭的客運(yùn)船只可參與撤離。參考上述估算方法，假設(shè)調(diào)配B、C1、C2船共同參與支援組織撤離，新碼頭可以壓縮兩船連續(xù)撤離登船時(shí)的等候時(shí)間，撤離時(shí)間可以進(jìn)一步壓縮6～10 min。

5 結(jié)論及建議

根據(jù)第2節(jié)分析，島內(nèi)撤離、海上撤離總用時(shí)(CT1+ CT2)需控制在155 min以內(nèi)，才能實(shí)現(xiàn)240 min完成撤離的預(yù)期目標(biāo)。上述研究表明，當(dāng)前條件下的組織撤離CT1+ CT2(下同)總耗時(shí)965.9 min；調(diào)配3艘船舶支援組織撤離需耗時(shí)134.6 min；村民、養(yǎng)殖戶利用自有漁船自行撤離最多只需58.5 min，其他公眾按現(xiàn)有條件組織撤離需耗時(shí)653.7 min，若也調(diào)配3艘同樣的船舶支援組織撤離則僅需92 min。碼頭擴(kuò)建后，撤離受潮汐、臺(tái)風(fēng)等不利氣象因素影響大幅降低，公眾登船條件改善，兩船連續(xù)撤離登船時(shí)的等候時(shí)間壓縮，可以提升公眾撤離安全性。

由此可見(jiàn)，單純的組織撤離，時(shí)間上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出公眾心理承受預(yù)期和撤離總體時(shí)間要求，顯然不可行；只有調(diào)配船只支援組織撤離才能在預(yù)定時(shí)間內(nèi)完成撤離；公眾自行撤離比最后一批組織撤離的公眾早到達(dá)江陰碼頭，且大幅縮短了單一組織撤離時(shí)間。

建議：一是省、市、縣核應(yīng)急部門要建立支援組織撤離船只信息動(dòng)態(tài)更新機(jī)制，適時(shí)掌握可調(diào)配支援船只現(xiàn)狀，并制定規(guī)章制度或與各船運(yùn)公司簽訂協(xié)議，保障應(yīng)急狀態(tài)下該部分運(yùn)力能夠調(diào)配使用。二是強(qiáng)化政府對(duì)公眾自行撤離的組織指導(dǎo)，盡快編制《小麥嶼村“指導(dǎo)性公眾海上自行撤離”工作方案》，明確公眾自行撤離組織架構(gòu)、人員名單及崗位職責(zé)，并給出撤離的步驟、撤離路線。《工作方案》經(jīng)核應(yīng)急辦組織相關(guān)專業(yè)組綜合評(píng)估優(yōu)化后實(shí)施，每年組織開(kāi)展演練，讓公眾熟悉自行撤離的實(shí)施程序及需采取的輻射防護(hù)措施等，確保自行撤離安全[8]。三是建立島上人口特別是特殊人群信息收集與定期更新制度及撤離人員信息登記、報(bào)告制度，確保公眾撤離全覆蓋。四是盡快對(duì)島上學(xué)校、教堂、老人會(huì)等場(chǎng)所門窗進(jìn)行改造，提高公共場(chǎng)所隱蔽效果。五是加快小麥嶼碼頭和江陰鎮(zhèn)渡輪碼頭改擴(kuò)建進(jìn)度，提升公眾撤離安全性，避免因潮汐等因素影響撤離。

目前，全國(guó)23個(gè)核電站均沿海布設(shè)，煙羽計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)不少村莊靠海，擁有漁船。建議各地在修編場(chǎng)外核應(yīng)急預(yù)案時(shí)，從減輕陸上撤離壓力、因風(fēng)向無(wú)法從陸路撤離等角度考慮，增加公眾海上撤離計(jì)劃，并做好相應(yīng)準(zhǔn)備。