冗余度在核電廠應(yīng)急設(shè)施配備的應(yīng)用探討

張丹

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.25.023

摘 要：在核電廠核應(yīng)急準備工作過程中，應(yīng)急設(shè)施設(shè)備的冗余配備程度在法律法規(guī)層面沒有一個全面可衡量的標準。因此本文提供了一種應(yīng)急設(shè)施設(shè)備冗余度計算理論，以供核電廠應(yīng)急響應(yīng)管理部門在設(shè)施配備與采購過程進行參考。

關(guān)鍵詞：核電廠 應(yīng)急設(shè)施 冗余度 投入

中圖分類號：TM623 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）09（a）-0023-02

2016年11月7日，國家能源局發(fā)布電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃（2016-2020年），針對核電領(lǐng)域，提出“安全發(fā)展核電，推進沿海核電建設(shè)”的重點工作任務(wù)，要求“堅持安全發(fā)展核電的原則，加大自主核電示范工程建設(shè)力度，著力打造核心競爭力，加快推進沿海核電項目建設(shè)?！边@是2011年日本福島核電廠核事故后，我國對核能發(fā)展最新的規(guī)劃要求，其對核電發(fā)展的基本前提是務(wù)必確保“安全”。應(yīng)急準備作為核電廠確保核安全，多道屏障，縱深防御的最后一道屏障，其重要性不言而喻。因此，如何做好應(yīng)急準備，特別是做好應(yīng)急設(shè)施設(shè)備的應(yīng)急準備顯得尤為重要。

核電廠開展應(yīng)急設(shè)施設(shè)備建設(shè)過程中，國家法律法規(guī)的強制性要求必須執(zhí)行，同時還要綜合考慮國家推薦性標準和其他同行電廠的經(jīng)驗反饋及內(nèi)外部專家的改進建議。強制性要求是應(yīng)急設(shè)施設(shè)備建設(shè)的骨架和脈絡(luò)，而其他的推薦性要求和建議，是作為應(yīng)急響應(yīng)能力建設(shè)的短板提升、有益補充或錦上添花。同時我們應(yīng)注意到，與能夠很快見到直接收益的生產(chǎn)性投入相比，應(yīng)急準備的日常性投入無直接可見收益，而且電廠的經(jīng)營狀況各異，對于電廠的決策者和執(zhí)行者而言，將缺少一個量化可衡量的評價標準來決定在核應(yīng)急準備領(lǐng)域資源投入程度。因此本文將試圖通過將冗余度概念引入到核電廠應(yīng)急設(shè)施設(shè)備的配備與采購決策過程，為核電廠應(yīng)急設(shè)施設(shè)備資源投入的決策提供一個建議解決思路。

1 冗余度的相關(guān)定義與舉例

1.1 相關(guān)定義

冗余安全度治理原則：為確保安全，在治理事故隱患時應(yīng)考慮設(shè)置多道防線：即使發(fā)生有一兩道防線無效，還有冗余的防線可用于控制事故隱患。

安全冗余：通常指通過多重備份來增加系統(tǒng)的可靠性，在電力系統(tǒng)中線路雙重保護屬于設(shè)備性冗余保障電網(wǎng)安全，倒閘操作雙監(jiān)護是通過制度性冗余來保障人身安全，增加系統(tǒng)的可靠性。

冗余設(shè)計分為工作冗余和后備冗余兩種類型。工作冗余，指一種兩個或兩個以上的單位并行工作的并聯(lián)模型，由各處單元同時工作且平均負擔工作，因此工作能力有冗余，也可以叫做并聯(lián)冗余。后備冗余，平時只需一個單位工作，另一個或幾個單位是冗余的，用于待機備用，在正常工作單位不可用時啟動，也可以叫做串聯(lián)冗余，串聯(lián)冗余類似于核電廠多道屏障的應(yīng)用原理。核電廠應(yīng)急設(shè)施設(shè)備的配備也應(yīng)用后備冗余或者說串聯(lián)冗余的配備方式。

核電廠多道屏障的設(shè)計思路，即是考慮，當發(fā)生核事故時，如果出現(xiàn)一道屏障發(fā)生故障不可用的情況，還可以有幾道屏障來減緩核事故的維護，降低風險。而核應(yīng)急準備作為最后一道屏障，仍有必要對其進一步進行深入和細化的研究，以充分考慮極端自然災(zāi)害或嚴重事故情況下，當出現(xiàn)部分應(yīng)急設(shè)施設(shè)備不可用的情況，仍有足夠的冗余設(shè)施設(shè)備來保障應(yīng)急響應(yīng)功能的可用和應(yīng)急響應(yīng)行動的實現(xiàn)。

1.2 應(yīng)用案例

正面案例1：公路上發(fā)現(xiàn)一個坑洞，在坑洞修補完善前，為確保路過行人及時發(fā)現(xiàn)這個坑洞，既要設(shè)防護欄及警示牌，又要設(shè)照明及夜間警示紅燈。

反面案例1：日本福島核事故首先是外部電網(wǎng)斷電，繼而柴油發(fā)電機出現(xiàn)故障，閥門又失靈，最終出現(xiàn)核泄漏，多道安全屏障和安全設(shè)計層層突破，說明福島核電站沒有充分考慮到特大地震和海嘯“組合拳”造成的危害，也就是說冗余度還不夠或者說安全設(shè)施設(shè)計基準假設(shè)不夠嚴謹。

待解決案例1：為防止發(fā)生嚴重地震，造成核電廠全廠失電的情況，需要考慮充足且多樣化的通訊手段以保障通信聯(lián)絡(luò)的暢通，電廠已配備了行政電話、安全電話、獨立的無線通訊系統(tǒng)和少量的衛(wèi)星電話，這些通信設(shè)施的基本配置和冗余配備是否足夠應(yīng)對極端情況呢？

待解決案例2：核事故情況下，需要為核電廠的應(yīng)急響應(yīng)人員配備碘片，配備標準為每人每天1片，連續(xù)工作可連服3天，最長不超過10天。那么是按照一人1片、還是3片或者10片來配備呢？是否需要考慮外部支援人員的碘片呢？考慮有多少外部支援人員來到電廠呢？

2 冗余措施影響因素的分析

對于較易施行且投入又少的冗余設(shè)施很容易落實，例如坑洞警示設(shè)施，而對于已發(fā)生或事件發(fā)生后危害和損失很大的事件，則其改進行動的投入往往可以不計成本，例如日本福島核事故后的改進措施。這兩類事件基本都不需考慮冗余度的分析。而對于一些在發(fā)生概率上、損失程度上、成本投入上都不太明確的異常事件，則十分必要進行冗余度分析，并對各個影響因素進行逐個梳理，以確定哪些行動需進行必要的冗余配備，例如核應(yīng)急碘片和通訊設(shè)施的冗余配備等。

冗余度分析主要的影響因素如下。

需要應(yīng)對的異常事件發(fā)生后造成的損失（A）：突發(fā)事件造成損失的大小將影響應(yīng)急響應(yīng)資源投入的程度，后果影響越大越需要考慮冗余措施的投入，單位：RMB。

需要應(yīng)對的異常事件發(fā)生的概率（B）：突發(fā)異常事件發(fā)生的概率將直接決定該類事件是否納入應(yīng)急設(shè)施配備的考慮當中，發(fā)生的概率越高越需要考慮應(yīng)急設(shè)施，越需要考慮冗余程度，單位：%。

已采取的冗余措施彌補的損失（C）：針對假設(shè)的異常事件已采取的應(yīng)急措施能夠彌補的損失大小，單位：RMB。

擬采取的冗余措施彌補的損失（D）：擬采取的冗余措施能夠彌補的損失大小，單位：RMB。

擬采取的冗余措施的投入（E）：擬采取的冗余措施所需的投入成本大小，單位：RMB。endprint

擬采取的冗余措施的收益比率（F）：擬采取的冗余措施對異常事件應(yīng)對的貢獻提升程度，單位：%。

擬采取的冗余措施的投入產(chǎn)出比（G）：擬采取的冗余措施的經(jīng)濟性指標，單位：%。

擬采取的冗余措施冗余度指標（S）：統(tǒng)計比較G和H的數(shù)值得到的綜合收益，單位：%。

3 冗余度的計算

當明確了冗余度分析主要的影響因素之后，則通過如下三個計算公式來判斷冗余設(shè)施投入是否合適：

公式一：擬采取的冗余措施的收益比率：

公式二：擬采取的冗余措施的投入產(chǎn)出比：

公式三：擬采取的冗余措施冗余度指標：，x和y為權(quán)重因子。

4 冗余度計算結(jié)果的應(yīng)用

核電廠可根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)營狀況的好壞以及冗余措施所帶來的收益情況，選擇不同的計算公式來進行冗余度計算，進而確定是否投入冗余措施，具體應(yīng)用場景如下：

（1）應(yīng)用場景一：當公司生產(chǎn)經(jīng)營狀況良好，盈余資金較多，且對每項擬投入的冗余措施的收益情況更為關(guān)注時，則優(yōu)先使用公式一進行計算。

（2）應(yīng)用場景二：當公司生產(chǎn)經(jīng)營狀況一般，而各項冗余措施的收益比率差不多時，則優(yōu)先采用公式二進行評估計算。

（3）應(yīng)用場景三：當公司對于擬采取的冗余措施所帶來的收益比率和經(jīng)濟性都十分關(guān)注時，則需同時進行公式一和公式二的計算，并引入適當?shù)臋?quán)重因子，以公式三的最終結(jié)果來衡量是否采用該冗余措施。

5 結(jié)語

安全與危險在同一事物中是相互對立、相互依賴而存在的，不會存在絕對的安全或危險。要想保持生產(chǎn)的安全狀態(tài)，就必須采取多重措施，以冗余度理念來預(yù)防，把危險因素限制在可控的范圍內(nèi)。采用冗余度分析之后，能得出定量的分析結(jié)果，有助于應(yīng)急設(shè)施設(shè)備投入有效落地，以進一步提高核電廠的應(yīng)急響應(yīng)水平。本文僅供核電廠進行核應(yīng)急響應(yīng)設(shè)施設(shè)備投入時作為決策參考。

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