程 漢

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江嘉興 314300）

0 引言

為了確保核電站實(shí)物保護(hù)綜合入侵探測系統(tǒng)功能正常，運(yùn)行始終有效，應(yīng)持續(xù)對實(shí)物保護(hù)綜合入侵探測系統(tǒng)進(jìn)行測試，以確保系統(tǒng)的探測概率和誤報(bào)率均滿足核安全法規(guī)《核設(shè)施周界入侵報(bào)警系統(tǒng)》（HAD 501/03—2005）第3.1.2 節(jié)所規(guī)定的在95%的置信水平及一定條件下，每個(gè)防區(qū)的入侵探測概率不低于90%，并且每個(gè)探測防區(qū)的誤報(bào)警每天不超過1 次的要求。測試活動(dòng)針對整個(gè)周界的全部防區(qū)，不僅僅只在實(shí)物保護(hù)綜合入侵探測系統(tǒng)投運(yùn)前進(jìn)行，還應(yīng)貫穿系統(tǒng)運(yùn)行的全過程。

某核電站實(shí)物保護(hù)入侵探測系統(tǒng)主要依據(jù)《核設(shè)施實(shí)物保護(hù)（試行）》（HAD 501/02—1998）設(shè)計(jì)，所有防區(qū)只設(shè)計(jì)了一種探測手段，在探測感知入侵的可靠性上存在不同的薄弱環(huán)節(jié)且大部分都屬于固有缺陷，無法解決誤報(bào)警多的問題。連續(xù)3 年國家核材料管理檢查和核材料換證檢查均指出單探測手段的實(shí)物保護(hù)入侵探測系統(tǒng)已不適應(yīng)新版法規(guī)要求需進(jìn)行整改，某核電站組織進(jìn)行了實(shí)物保護(hù)入侵探測系統(tǒng)改造，在每個(gè)防區(qū)都增加了一種探測手段與原探測手段組合使用形成了一種綜合入侵探測系統(tǒng)，本研究所論述的探測概率測試相關(guān)工作即在此基礎(chǔ)上展開。

1 探測概率測試方法

測試目的：確保探測器成功探測到進(jìn)入它所覆蓋的區(qū)域內(nèi)的入侵者的可能性，滿足在95%的置信水平及一定條件下探測概率不低于90%的要求。

測試要求：

（1）根據(jù)所采用的探測器的類型特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際的地形環(huán)境條件，確定每一個(gè)防區(qū)的最薄弱的部位和入侵者最可能采用的突破防區(qū)的方式。

（2）用所有可能的穿越防區(qū)的方式對每個(gè)防區(qū)的最薄弱部位進(jìn)行30 次測試

（3）應(yīng)盡量采用各種不同的入侵方式進(jìn)行測試，不同方式對應(yīng)的測試次數(shù)大體相同，但為保障針對性，其中最不容易被探測的入侵方式進(jìn)行次數(shù)應(yīng)比其他各種入侵方式稍多。

（4）為了排除現(xiàn)場測試環(huán)境或其他可能影響測試效果的未知因素對探測結(jié)果的干擾，每次測試各防區(qū)的先后次序需隨機(jī)安排。

當(dāng)總測試次數(shù)為30 次時(shí)，必須全部次數(shù)都能順利探測到入侵才能滿足要求。如能達(dá)到，則該防區(qū)測試結(jié)束，否則必須對系統(tǒng)進(jìn)行檢查，檢查完成確認(rèn)未發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)問題后再追加10 次測試。如果在這40 次測試中失敗次數(shù)≤1 次且成功探測次數(shù)≥39 次則該防區(qū)試結(jié)束。如果追加10N 次后成功探測次數(shù)仍達(dá)不到法規(guī)導(dǎo)則要求且檢查也未發(fā)現(xiàn)問題，則必須對綜合入侵探測系統(tǒng)施以改進(jìn)使其達(dá)到法規(guī)導(dǎo)則要求的探測水平。如果檢查確認(rèn)系統(tǒng)有問題，則需將其徹底解決后再進(jìn)行30 次測試，如果這30 次沒有一次失敗，全部都能順利探測到入侵，則該防區(qū)探測概率水平滿足要求。

理論上，要想嚴(yán)格準(zhǔn)確地估算綜合入侵探測系統(tǒng)的探測概率，每次測試時(shí)都需對每個(gè)防區(qū)執(zhí)行大次數(shù)的測試，測試次數(shù)越多，誤差越小。但現(xiàn)場實(shí)際往往不具備實(shí)行條件，操作上耗費(fèi)大量人力物力去執(zhí)行測試也不現(xiàn)實(shí)。考慮到測試工作的實(shí)際情況，對于系統(tǒng)投運(yùn)前的探測概率測試，可將單個(gè)防區(qū)總測試次數(shù)為100 次以內(nèi)的（含100 次）對應(yīng)探測概率需控制在不小于88%的水平，單個(gè)防區(qū)總次數(shù)超過100 的對應(yīng)探測概率仍按不小于90%執(zhí)行。而對于運(yùn)行中的系統(tǒng)，實(shí)際測試時(shí)可在歷史測試結(jié)果的基礎(chǔ)上結(jié)合當(dāng)前測試結(jié)果進(jìn)行累計(jì)估算，但累計(jì)計(jì)算后總的測試結(jié)果必須滿足法規(guī)導(dǎo)則所要求的最少成功次數(shù)。

對于本研究所討論的最小探測概率Pmin是低于探測概率特征值（X/N）—邊的95%置信界限所對應(yīng)的探測概率，可等效認(rèn)為其分布形式為二項(xiàng)式分布。根據(jù)失效與測試比法，Pmin=。其中，F(xiàn)0.05（a，b）表征自由度分別為a 和b 的一種F 分布值（顯著水平為0.05），其具體數(shù)值可從統(tǒng)計(jì)學(xué)中的F 分布值表中直接查得，也可利用Excel 軟件中FINV 公式計(jì)算得出。

2 核電站實(shí)物保護(hù)綜合入侵探測系統(tǒng)探測概率測試分析

某核電站實(shí)物保護(hù)入侵探測系統(tǒng)改造前，針對整個(gè)保護(hù)區(qū)周界所有的防區(qū)，采用各種走、跑、跳、穿越和攀爬等不同的入侵方式進(jìn)行了探測概率測試，各防區(qū)測試隨機(jī)安排，無特定先后次序。考慮到防區(qū)眾多、現(xiàn)場測試工作條件惡劣等實(shí)際情況，為減少大量重復(fù)性工作，本次測試規(guī)定總測試次數(shù)不超過50 次。而按照法規(guī)導(dǎo)則的要求，總測試次數(shù)為100 次以內(nèi)的（含100 次）對應(yīng)探測概率需不小于88%，即本次測試在95%置信水平下要求最小的探測概率為88%，探測概率低于88%的防區(qū)視為不合格。測試結(jié)果見表1。

表1 改造前系統(tǒng)探測概率的測試結(jié)果

從表1 可以看出，除ZP01、ZP07、ZP10、ZP17、ZP18、ZP20、ZP21、ZP55、ZP58、ZP59、ZP63 等11 個(gè)防區(qū)在95%置信水平下最低探測概率低于88%外，其余53 個(gè)防區(qū)均符合要求。其中，ZP07、ZP10、ZP17、ZP18、ZP21、ZP55、ZP58、ZP59、ZP63 等9 個(gè)防區(qū)的在95%置信水平下最低探測概率采用Excel 軟件中FINV公式計(jì)算F 值后代入公式計(jì)算所得。即F0.05（a，b）=FINV（0.05，a，b），以ZP07 和ZP58 防區(qū)為例，即將N=50，X=47 代入公式則有

由于上述11 個(gè)防區(qū)的探測概率均不符合法規(guī)導(dǎo)則要求，保護(hù)區(qū)周界拐角處的8 個(gè)防區(qū)均存在不同程度的探測溢出超防區(qū)導(dǎo)致誤報(bào)警增多的問題，且該問題屬于探測器的固有缺陷，無法通過維修的方式進(jìn)行根治，再加上連續(xù)3 年國家核材料管理檢查和核材料換證檢查均指出單探測手段的實(shí)物保護(hù)入侵探測系統(tǒng)已不適應(yīng)新版法規(guī)要求需進(jìn)行整改，某核電站進(jìn)行了入侵探測系統(tǒng)改造，改造完成后在系統(tǒng)投用前對整個(gè)保護(hù)區(qū)周界所有防區(qū)采用各種不同的入侵方式進(jìn)行了探測概率測試，各防區(qū)測試順序隨機(jī)。總測試次數(shù)與前述測試一樣，不超過50 次（表2）。

從改造前和改造完成后系統(tǒng)投運(yùn)前的2 次探測概率測試記錄對比來看，改造前64 個(gè)防區(qū)中有ZP01、ZP07、ZP10、ZP17、ZP18、ZP20、ZP21、ZP55、ZP58、ZP59、ZP63 等11 個(gè)防區(qū)的最小探測概率均小于88%，都不滿足法規(guī)導(dǎo)則要求。使用基于振動(dòng)電纜的綜合入侵探測系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造之后，投運(yùn)前的探測概率測試表明，全部64 個(gè)防區(qū)基于95%置信區(qū)間的最小探測概率都超過了88%。且各個(gè)防區(qū)對于典型入侵方式的探測概率特征值均高于改造前的對應(yīng)單探測手段防區(qū)。為了確保實(shí)物保護(hù)綜合入侵探測系統(tǒng)功能正常，運(yùn)行始終有效，應(yīng)持續(xù)地對實(shí)物保護(hù)綜合入侵探測系統(tǒng)進(jìn)行針對整個(gè)周界的全部防區(qū)測試。除了在實(shí)物保護(hù)綜合入侵探測系統(tǒng)投運(yùn)前需進(jìn)行探測概率測試外，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中也應(yīng)該持續(xù)地進(jìn)行探測概率測試。在實(shí)物保護(hù)綜合入侵探測系統(tǒng)投用后，也進(jìn)行了數(shù)次探測概率測試，實(shí)際測試時(shí)采用在歷史測試結(jié)果的基礎(chǔ)上結(jié)合當(dāng)前測試結(jié)果進(jìn)行累計(jì)估算的辦法來計(jì)算探測概率。下面以某實(shí)物保護(hù)綜合入侵探測系統(tǒng)ZP59 防區(qū)為例進(jìn)行說明。從改造完成系統(tǒng)開始投運(yùn)后，進(jìn)行了4 次探測概率測試（表3）。

表2 改造完成后系統(tǒng)探測概率的測試結(jié)果

表3 改造完成后系統(tǒng)運(yùn)行的測試結(jié)果

從表3 不難看出，連續(xù)4 次ZP59 防區(qū)的累計(jì)探測概率測試結(jié)果均高于90%，滿足在95%的置信水平下探測概率不低于90%的要求。從探測概率特征值的角度來考量，對貼著圍欄走這種入侵手段的成功探測次數(shù)與該入侵手段的測試總次數(shù)之比也不低于90%，即貼著圍欄走這種入侵方式的探測成功率也是符合要求的。但需要注意，該防區(qū)的探測概率特征值同時(shí)也在逐漸下降，這說明雖然每次的累計(jì)測試的總探測概率都滿足法規(guī)導(dǎo)則的要求，但貼著圍欄走這種入侵方式的探測成功率有逐年下降的趨勢，第四處測試中貼著圍欄走這種入侵方式的探測概率特征值已經(jīng)低于90%了。ZP59 防區(qū)對于貼著圍欄走這種入侵方式而言存在薄弱環(huán)節(jié)，需要有針對性地加以改進(jìn)。因此在執(zhí)行探測概率測試時(shí)，首先要確保每個(gè)防區(qū)對各種入侵手段的總探測概率滿足法規(guī)導(dǎo)則要求外，還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注綜合入侵探測系統(tǒng)對每種入侵手段的探測概率特征值并根據(jù)這些特征值發(fā)現(xiàn)各探測防區(qū)的薄弱環(huán)節(jié)。

3 總結(jié)

某實(shí)物保護(hù)綜合入侵探測系統(tǒng)調(diào)試完成投用后，一系列的探測概率測試證明，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合《核設(shè)施周杰界入侵報(bào)警系統(tǒng)》的要求，2 種探測手段組合使用使得實(shí)物保護(hù)綜合入侵探測系統(tǒng)在確保探測概率滿足法規(guī)要求的同時(shí)，有效降低了誤報(bào)率。另外，通過探測概率測試發(fā)現(xiàn)，僅僅保證每個(gè)探測防區(qū)對各種入侵方式的總探測概率滿足規(guī)定的下限是不夠的，某些防區(qū)總的探測概率雖滿足規(guī)定要求，但對某種入侵方式的探測成功率偏低或逐步下降，那么對于該防區(qū)而言，探測概率特征值偏低或逐步下降的入侵方式明顯成為該防區(qū)的薄弱環(huán)節(jié)。對此我們應(yīng)該給予充分的重視，對該防區(qū)采取有針對性的措施進(jìn)行改進(jìn)提升。