陳迎鋒，王建龍，林曉玲，楊永新，盧新城

（1.清華大學(xué) 核能與新能源技術(shù)研究院，北京 100084；2.92609 部隊(duì)，北京 100077）

核事故應(yīng)急決策的個(gè)體特征識別評價(jià)方法

陳迎鋒1，2，王建龍1，林曉玲2，楊永新2，盧新城2

（1.清華大學(xué) 核能與新能源技術(shù)研究院，北京 100084；2.92609 部隊(duì)，北京 100077）

利用個(gè)體特征識別方法，結(jié)合核事故應(yīng)急決策的特點(diǎn)，在調(diào)查和分析的基礎(chǔ)上確定了核事故應(yīng)急決策的評價(jià)指標(biāo)體系。通過求解個(gè)體標(biāo)準(zhǔn)識別決策的個(gè)體特征，并基于個(gè)體標(biāo)準(zhǔn)，對核事故應(yīng)急決策的有效性進(jìn)行了評價(jià)。實(shí)例研究計(jì)算表明，該方法的決策結(jié)果合理、客觀、可靠，為核事故應(yīng)急防護(hù)措施的最優(yōu)化提供了一種有效的分析方法和決策依據(jù)。

核事故應(yīng)急；指標(biāo)體系；個(gè)體特征識別

核事故應(yīng)急決策支持系統(tǒng)是一綜合性的決策系統(tǒng)［1］，在核事故應(yīng)急救援中，需根據(jù)事故的實(shí)時(shí)情景，及時(shí)、有效地給出合理的應(yīng)急防護(hù)措施［2-3］。應(yīng)急防護(hù)措施根據(jù)時(shí)間的早晚可分為早期防護(hù)措施和中后期防護(hù)措施，特別是早期的防護(hù)措施，如果實(shí)施的決策方案正確有效，則可避免后果的擴(kuò)大和擴(kuò)展。因此，需對待選的幾個(gè)防護(hù)措施進(jìn)行客觀、正確的評價(jià)分析，從而采取代價(jià)小、利益高的防護(hù)措施，有效地控制和減小事故對公眾、應(yīng)急救援人員和環(huán)境造成的危害。

核事故應(yīng)急決策是在多子項(xiàng)相互聯(lián)結(jié)又相互有所矛盾的目標(biāo)下進(jìn)行的，需考慮個(gè)人可避免劑量、集體可避免劑量、經(jīng)濟(jì)代價(jià)、社會因素和公眾心理等屬性因素。目前，常用的核事故應(yīng)急決策評價(jià)方法有多屬性效應(yīng)分析法［4-5］、模糊綜合評價(jià)法［1］、層次分析法［6］等，研究的重點(diǎn)在于獲取相對合理的評價(jià)指標(biāo)權(quán)重結(jié)構(gòu)。但對于復(fù)雜的核事故應(yīng)急決策，由于決策目標(biāo)不同，不同的決策環(huán)境下決策主體可能做出不同的決策。因此，實(shí)施有效性評價(jià)應(yīng)基于決策的個(gè)體特征，即構(gòu)成決策有效性的重要因素的有效性。個(gè)體特征識別方法在非核領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用，但在核事故應(yīng)急決策領(lǐng)域中尚處于探索階段。本文提出一種基于多體個(gè)體特征識別的核事故應(yīng)急決策方案優(yōu)選模型，并在實(shí)際案例中加以應(yīng)用。

1 核事故應(yīng)急決策評價(jià)的指標(biāo)體系

核事故應(yīng)急決策的有效性是指在發(fā)生核事故時(shí)，在最短的時(shí)間內(nèi)，體現(xiàn)科學(xué)決策的最大價(jià)值。由于核事故種類繁多，影響因素復(fù)雜。因此，事故應(yīng)急決策有效性評價(jià)首先要求能普遍適用；同時(shí)，應(yīng)保證與核應(yīng)急決策相關(guān)的重要因素不會被遺忘，這些重要因素的指標(biāo)間應(yīng)相互獨(dú)立，分別反映決策特征的某一方面并可量化表征。因此，基于通用性、全面性、代表性、獨(dú)立性與量化性的特點(diǎn)，結(jié)合文獻(xiàn)［4，7-8］的研究，運(yùn)用層次法來構(gòu)建核事故應(yīng)急決策評價(jià)的指標(biāo)體系。首先建立解決問題的多階層次結(jié)構(gòu)，以核事故輻射后果影響為基本出發(fā)點(diǎn)，建立了以健康效應(yīng)和非健康效應(yīng)為第2層指標(biāo)的核事故應(yīng)急決策屬性樹，對于第3層指標(biāo)的確定采取專家討論會模式對最初確定的多種個(gè)體指標(biāo)進(jìn)行刪減，將重要度小、對決策結(jié)果影響不大的因素忽略，精簡后的核事故應(yīng)急決策評價(jià)的指標(biāo)體系如圖1所示。

2 個(gè)體特征識別模型

2.1 個(gè)體標(biāo)準(zhǔn)

個(gè)體標(biāo)準(zhǔn)指能最優(yōu)化表示個(gè)體特征的指標(biāo)值。從圖1可知，核事故應(yīng)急決策有效性評價(jià)指標(biāo)體系分3層指標(biāo)。假設(shè)對不同的決策方案j（j＝1，2，…，N）進(jìn)行評價(jià)。在第3層，隸屬于第2層的第1項(xiàng)指標(biāo)Y1（健康效應(yīng)）的子指標(biāo)包括個(gè)人可避免最大劑量和可避免集體劑量，其向量表示為Y1＝（x11，x12）T；隸屬于第2層的第2項(xiàng)指標(biāo)Y2（非健康效應(yīng)）的子指標(biāo)包括經(jīng)濟(jì)代價(jià)、社會心理正面影響、社會心理負(fù)面影響及政治影響，其向量表示為Y2＝（x21，x22，x23，x24）T。其對應(yīng)的權(quán)重向量分別為w1＝（w11，w12）T和w2＝（w21，w22，w23，w24）T；第2層包含2維向量Y＝（Y1，Y2）T，權(quán)重向量為u＝（u1，u2）T。

圖1 核事故應(yīng)急決策有效性評價(jià)指標(biāo)體系Fig.1 Index system of evaluation for nuclear accident emergency decision-making effectiveness

1）底層個(gè)體標(biāo)準(zhǔn)

其中：

相應(yīng)地，所有參與評價(jià)的決策方案均可獲得其底層個(gè)體標(biāo)準(zhǔn)w＊（1），w＊（2），…，w＊（N）。

2）上層個(gè)體標(biāo)準(zhǔn)

基于該個(gè)體標(biāo)準(zhǔn)，決策j在第1層的指標(biāo)Zf（即決策有效性）表現(xiàn)最優(yōu)，此時(shí)體現(xiàn)了決策j在第2層指標(biāo)的個(gè)體特征。

2.2 代理評價(jià)

式中，xit（q）為決策q在指標(biāo)xit上的標(biāo)準(zhǔn)值。上層指標(biāo)代理評價(jià)值求解方法與此類似。代理評價(jià)值越小，說明在決策j的個(gè)體標(biāo)準(zhǔn)下，決策q與決策j的個(gè)體特征越接近，決策q與理想決策的差距越小，即決策q的有效性越高。

3 計(jì)算實(shí)例

3.1 個(gè)體特征識別

在核事故發(fā)生的早期，可供選擇的應(yīng)急防護(hù)措施一般有隱蔽、撤離和服用穩(wěn)定碘等多種措施或這些措施的組合。具體待選防護(hù)措施應(yīng)根據(jù)事故情形而定。本文以大亞灣核電站PWR5事故源項(xiàng)下放射性釋放為例。在該核事故狀態(tài)下，可實(shí)施的應(yīng)急決策預(yù)案有以下5種備選［4］：

1）不采取任何措施；

2）在周圍25km內(nèi)實(shí)施隱蔽并發(fā)放碘片，服食碘片和隱蔽的總?cè)藬?shù)將達(dá)11.7萬人；

3）煙云到來前預(yù)防性撤離11km內(nèi)的人群，11～25km的人群就地隱蔽，并發(fā)放碘片，撤離人口為1萬，隱蔽、服用穩(wěn)定碘的人數(shù)達(dá)1萬；

4）隱蔽范圍同方案2，發(fā)放碘片的范圍包括所有受影響的地區(qū)，隱蔽人數(shù)達(dá)12萬人，服用穩(wěn)定碘的人數(shù)達(dá)70萬人；

5）先隱蔽，在煙羽經(jīng)過后，撤離20km內(nèi)的所有人，在煙羽經(jīng)過的過程中提供隱蔽和發(fā)放碘片，撤離人口數(shù)達(dá)7.4萬人，影響人數(shù)達(dá)80萬人。

各種措施的具體評價(jià)指標(biāo)參數(shù)（采取中庸值［4］）列于表1。

表1 應(yīng)急防護(hù)措施參數(shù)Table 1 Parameter of emergency protection measure

在計(jì)算時(shí)，假定可避免最大個(gè)人劑量、可避免集體劑量以及社會心理正面影響達(dá)到最大值，代價(jià)費(fèi)用、社會心理負(fù)面影響、政治影響為最小值時(shí)的各參數(shù)取值為底層個(gè)體指標(biāo)的理想決策指標(biāo)，且將每一個(gè)體進(jìn)行歸一化處理。經(jīng)計(jì)算在發(fā)生核事故時(shí)，不同決策方案的最底層（第3層）個(gè)體特征識別的因子列于表2。

表2 核應(yīng)急決策有效性的個(gè)體特征識別因子Table 2 Factor of individual feature identification for nuclear emergency decision-making effectiveness

由表2可知：

1）在5種方案的第2層指標(biāo)層，健康效應(yīng)的有效性普遍高于非健康效應(yīng)，這與發(fā)生核事故時(shí)應(yīng)急決策應(yīng)以人為本的理念一致；

2）在5種方案的第3層指標(biāo)層（底層），可避免集體劑量的有效性普遍高于可避免最大個(gè)人劑量，社會心理正面影響高于社會心理負(fù)面影響，且經(jīng)濟(jì)代價(jià)的有效性最低。

3.2 有效性代理評價(jià)與決策分析

判斷上述5種方案哪種更為有效，需對所有決策進(jìn)行代理評價(jià)，將表1的參數(shù)代入式（8），計(jì)算獲得的結(jié)果列于表3。表4列出同一批原始數(shù)據(jù)情況下，該計(jì)算方法與屬性約簡算法和多屬性效應(yīng)分析方法的計(jì)算結(jié)果比較。

由表3、4可得如下結(jié)論。

表4 不同核事故應(yīng)急決策評價(jià)方法的計(jì)算結(jié)果比較Table 4 Comparison of calculation results with different nuclear emergency decision-making evaluation methods

1）個(gè)體特征識別方法計(jì)算獲得的核事故應(yīng)急決策綜合排序結(jié)果為：方案2＞方案5＞方案3＞方案4＞方案1，最有效的應(yīng)急方案為方案2。

2）個(gè)體特征識別方法和多屬性效應(yīng)分析方法的評價(jià)結(jié)果較為接近，屬性約簡法的評價(jià)結(jié)果將方案4作為最優(yōu)方案具有很大的保守性。究其原因，屬性約簡法采用的是經(jīng)典的粗糙集模型，在計(jì)算時(shí)，該方法要求所處理的分類須完全正確，因此其分析結(jié)果具有很大的保守性。而多屬性效應(yīng)分析方法和個(gè)體特征識別方法所采用的計(jì)算模型均基于總效用最大的原則，其計(jì)算獲得的最佳應(yīng)急方案應(yīng)是總效用最大的方案，兩者的區(qū)別在于個(gè)體特征識別方法突出了個(gè)體特征的最優(yōu)指標(biāo)值在核應(yīng)急決策有效性評價(jià)中的作用，多屬性效應(yīng)分析法是通過多種重要屬性間的權(quán)衡比較來評價(jià)核應(yīng)急決策的有效性。在實(shí)際應(yīng)用中，多屬性效應(yīng)分析方法和個(gè)體特征識別方法更適用于核應(yīng)急準(zhǔn)備期間的預(yù)先分析和考慮。

3）針對不同的方案，個(gè)體特征識別方法還可在所規(guī)定的方案內(nèi)通過個(gè)體特性的比較進(jìn)行進(jìn)一步的個(gè)體優(yōu)化。例如：方案5與方案2相比較，其非健康效應(yīng)所占的比重較大，可通過減少影響人數(shù)和降低代價(jià)等個(gè)體特征的調(diào)整來進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。

4 結(jié)論

核事故應(yīng)急決策是一復(fù)雜的、多因素、多目標(biāo)的決策過程。本文將個(gè)體特征識別的方法應(yīng)用到核事故應(yīng)急決策，能為每項(xiàng)決策提供個(gè)體標(biāo)準(zhǔn)，從而對決策的個(gè)體特征進(jìn)行識別，為復(fù)雜的核事故應(yīng)急決策的有效性評價(jià)提供一種具有可比性的評價(jià)方法。且該方法在有效性評價(jià)的基礎(chǔ)上，可結(jié)合個(gè)體特征識別進(jìn)行分析，基于個(gè)體特征對影響決策有效性的因素進(jìn)行改進(jìn)，對于提高核事故應(yīng)急決策方案的有效性具有一定的參考意義。

采用個(gè)體特征識別方法時(shí)需詳盡地考慮核事故應(yīng)急決策的各子個(gè)體，選擇合理的子個(gè)體特征標(biāo)準(zhǔn)，形成符合實(shí)際情況的計(jì)算參考，該方法應(yīng)用于核事故應(yīng)急決策方案評估是一次嘗試，旨在為以后更廣泛地進(jìn)行核事故應(yīng)急決策方案的評估提供經(jīng)驗(yàn)。

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Individual Feature Identification Method for Nuclear Accident Emergency Decision-making

CHEN Ying-feng1，2，WANG Jian-long1，LIN Xiao-ling2，YANG Yong-xin2，LU Xin-cheng2
（1.Institute of Nuclear Energy and New Energy Technology，Tsinghua University，Beijing100084，China；2.Unit 92609，Beijing100077，China）

According to the individual feature identification method and combining with the characteristics of nuclear accident emergency decision-making，the evaluation index system of the nuclear accident emergency decision-making was determined on the basis of investigation and analysis.The effectiveness of the nuclear accident emergency decision-making was evaluated based on the individual standards by solving the individual features of the individual standard identification decisions.The case study shows that the optimization result is reasonable，objective and reliable，and it can provide an effective analysis method and decision-making support for optimization of nuclear accident emergency protective measures.

nuclear accident emergency；index system；individual feature identification

TL73

A

1000-6931（2014）02-0325-06

10.7538／yzk.2014.48.02.0325

2012-12-04；

2013-04-07

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（59978020）

陳迎鋒（1982—），男，河南焦作人，工程師，博士研究生，從事輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究