核電廠火災響應及演練能力評價

孫寶承 方華松 張曉晨 張錦飛

摘要：為了以量化方式對核電廠火災響應與演練能力進行科學有效評價，基于層次分析法與模糊數(shù)學相結合的方法，構建了核電廠火災響應與演練能力評價體系的模糊綜合評價模型。通過邀請18位專家對評價指標進行標度法打分，建立各級評價指標的判斷矩陣。采用層次分析法對打分結果進行分析并進行一致性檢驗，得到各項因素的權重值。在此基礎上，結合模糊數(shù)學的方法建立該體系的模糊綜合評價模型。通過對某核電廠模擬發(fā)生火災后啟動消防演練的情況進行評價，得到了演練的評價結果，該定量化的評價結果有助于核電廠今后消防應急演練工作的指導與提升，具有重要的現(xiàn)實指導意義。

關鍵詞：核電廠;火災響應;應急演練;層次分析法;模糊綜合評價

中圖分類號：TM623? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：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，應對氣候變化的新型能源，已在世界各國得到廣泛推廣與應用。據(jù)統(tǒng)計，目前建造并運營核電站的國家數(shù)量已超過30個，核電占全世界電量總產(chǎn)值的15%。目前，我國正積極布局調(diào)整能源構造，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，火災是影響核電廠安全的最重要威脅之一。核電廠火災與核事故在一定條件下，特別是在嚴重事故條件下，可能發(fā)生相互派生或轉(zhuǎn)化，核電廠消防安全應引起足夠重視[4-7]。1975年美國布朗斯費瑞核電廠火災事故、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重的經(jīng)濟損失與環(huán)境污染，加劇了民眾對核電站事故的恐慌心理，產(chǎn)生了惡劣的社會影響[8]。

為有效遏制核電站火災事故的發(fā)生，核電廠作為大型核設施單位，建有四級消防應急響應機制，各級應急響應力量具備良好的組織、訓練和裝備，并采取有效措施確保各級消防應急響應的有效性。此外，核電廠建有自己的專職消防隊，主要負責廠區(qū)日常消防安全檢查與管理，制定消防應急預案并定期進行演練，及時處置廠區(qū)發(fā)生的初期火災等工作[9-10]。

核電廠火災響應及演練能力是核電廠專職消防隊與其他救援人員利用各類消防設施資源，按既定的消防行動卡和火災應急預案對整個核電廠廠區(qū)內(nèi)發(fā)生的火災進行火災撲救、人員疏散和物資撤離的能力。本文采用層次分析（AHP）與模糊綜合評價相結合的方法，構建核電廠火災響應及演練能力評價體系，旨在以量化的方式對核電廠消防應急演練效果進行科學評價，為今后核電廠消防應急演練提供切實可行的建議[11-12]。

2? 核電廠火災響應及演練能力評價體系的構建

2.1? 評價指標體系的建立

評價核電廠火災響應及演練能力是一個全面、系統(tǒng)的工作，通過對核電廠各項資料進行調(diào)研分析，將核電廠火災應急響應及演練能力作為總體目標，確定影響核電廠火災響應及演練能力的各項因素，并按照三個層次建立應急能力評估體系框架。本評價體系共4個一級指標、15個二級指標、45個三級指標，如圖1所示。

2.2? 層次分析法確定評價指標權重

本文采用層次分析法確定各評價指標的權重。根據(jù)消防專家評判，采用兩兩比較的方法構造判斷矩陣，對處在同一層次的影響因素進行判斷，并按照1～9的比例標度進行賦值，數(shù)字的含義及其重要程度如表1所示[13]。

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

本文研究人員針對性邀請了18位專家（含核電方面專家7人、消防救援機構專家5人、消防領域?qū)W者6人）對核電廠火災響應及演練能力評價指標進行1～9標度法打分，建立各級評價指標的判斷矩陣。采用層次分析法對打分結果進行梳理分析并針對數(shù)據(jù)進行一致性檢驗。對于核電廠火災響應及演練能力評估體系中的四個一級指標，其權重值計算結果如表2所示。

根據(jù)計算結果，一級指標的組合一致性比例CR為0.0587，小于0.1，滿足一致性檢驗要求，該矩陣的一致性是可以接受的。此外，從上述結果可看出，一級指標中，權重計算結果最大為滅火救援（B4），權重占比為0.4左右。鑒于本次評價的主要目標是評價核電廠發(fā)生火災的處置能力，火災現(xiàn)場的滅火救援行動成功與否起到關鍵作用。

根據(jù)上述計算方法，可對該評價體系的第二級、第三級評價指標分別構造判斷矩陣，并進行權重計算和一致性檢驗。最后將通過一致性檢驗的權重進行綜合，得到了最后的權重系數(shù)，如表3所示。

對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析可知，該體系二級指標的組合一致性比例CR為0.0465，小于0.1，該矩陣的一致性是可以接受的。

2.3? 采用模糊綜合評價法進行評價

由于本文所構建的核電廠火災響應及演練能力評價指標體系中，大部分指標屬于定性指標，對指標的評價具有一定的模糊性，難以用傳統(tǒng)的數(shù)學模型加以描述。因此，本文采用模糊綜合評價方法對核電廠火災響應及演練能力進行綜合評價。

2.3.1? 建立評價集

評價集就是評判者對評判系統(tǒng)可能產(chǎn)生的各種結果劃分等級所組成的集合。本文針對核電廠火災響應及演練能力評價體系，建立四個評價等級，即優(yōu)秀、良好、一般、差，各等級詳細說明見表4。

2.3.2? 建立評價因素的權重集

各因素對評價系統(tǒng)的影響是不一樣的，為反映各因素的重要性，按其在評價系統(tǒng)中的相對重要度，對各個因素賦予一個相應的權重。在進行模糊綜合評價時，權重對最終的評價結果會產(chǎn)生較大影響，本文主要采用層次分析法來確定評價指標的權重[14]。

2.3.3? 合成模糊綜合評價結果向量

通過邀請核電消防安全領域?qū)＜覍Ω髦笜税踩珷顩r進行評價，統(tǒng)計得到評價矩陣：

將核電廠火災響應及演練能力評價體系權重集A與模糊評判矩陣R按照加權平均型算子處理得到B。即：

按照加權平均法計算總得分Z，取每評語級別的中間值，即“差”取值30，“一般”取值70，“良好”取值85，“優(yōu)秀”取值95，分數(shù)與對應權重相乘之后得到最終的評分，以此來判斷評估對象的應急響應水平。

3? 某核電廠火災響應及演練能力評價體系的應用

3.1? 某核電廠概況

某核電基地總面積為11km2，包含3個核電廠，基地工作人員近1.5萬人。某核電運營管理有限公司負責該核電基地三個核電廠共六臺百萬千瓦級核電機組的運營。

該核電基地配有專職消防隊，其主體結構按特勤消防站規(guī)模建設，其他配置參照普通一級消防站。專職消防隊隊員共53人，其中5人為運營公司管理人員，48人為項目外包方消防員。專職消防隊戰(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)勤隊長、28名執(zhí)勤消防員。每日執(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。消防站位于三個核電廠之間，能快速到達任一核電廠，本次評估對象距消防站行車距離約為2.8km。

本文結合評估對象核電廠提供的基礎資料，以及模擬該核電廠一期電廠主變發(fā)生火災后，啟動四級消防演練的記錄資料，采用本文構建的火災響應及演練能力模糊綜合評價體系進行評估。

3.2? 模糊綜合評價

3.2.1? 消防隊備勤評價

本文研究人員邀請3位核電消防安全領域?qū)＜覍Ρ敬蜗姥菥毲闆r進行評價。各位專家根據(jù)演練情況對核電廠火災響應及演練能力模糊綜合評價的各項指標進行打分。其中，評價體系中一級指標消防隊備勤的單因素統(tǒng)計結果如表5。

根據(jù)上述單因素指標結果，統(tǒng)計得到消防隊備勤的模糊評判矩陣如下：

根據(jù)本文2.2節(jié)的計算結果，消防隊備勤三級指標的權重集為：

加權平均運算得到消防隊備勤的模糊評價集為：

3.2.2? 核電廠火災響應及演練能力綜合評價

采用上述方法，可對核電廠火災響應及演練能力模糊綜合評價體系中的其他三個一級指標（火災應急預案、火災應急響應、滅火救援）進行統(tǒng)計計算，得到評價集。按照從低到高的方式逐級評價，最終可得到模糊綜合整體評價結果如表6。

4? 結論與建議

本文以構建核電廠火災響應及演練能力評價體系為目標，利用層次分析法確定評價體系中各項因素的權重值，結合模糊數(shù)學的方法建立了評價體系的模糊綜合評價模型。根據(jù)權重值結果可看出，一級指標中，滅火救援行動的權重值最高，這表明在火災現(xiàn)場中，滅火救援行動是否成功是核心影響因素。二級指標中，權重值較高的項主要包括消防救援裝備、醫(yī)療救護與人員疏散、火災處置、隊伍組織機構、火場指揮等因素。其中，消防救援裝備、隊伍組織機構是滅火救援的基礎，起著舉足輕重的作用。醫(yī)療救護與人員疏散、火災處置則體現(xiàn)了救人第一的基本原則。

通過采用本文構建的評價體系，對某核電廠模擬主變發(fā)生火災后，啟動四級消防演練的情況進行評價，得到該核電廠此次演練的火災響應及演練能力評價結果，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，基本達到預期效果，但仍有需要改進和提升的地方。該定量化的評價方法科學、客觀地為該核電廠今后的消防應急演練工作提供了更為細致的參考建議，具有更現(xiàn)實的指導意義。

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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