基于AHP分析的核应急救援演练评估模型

阮 方申 超程 远朱婧娴栾 飞汪建业

1（中国科学院合肥物质科学研究院合肥230031）

2（中国科学技术大学合肥230027）

3（中国人民解放军96607部队宝鸡721016）

核应急演练是维持和提高应急组织响应能力的重要方式。开展核应急演练评估有助于检验应急队伍的实战响应能力，锻炼磨合机制，改进和完善应急计划中存在的不足［1］。目前，美国、日本、俄罗斯等多个国家具备一定的核应急响应能力，定期开展核应急演练训练。在演练救援评估方面，国内外学者对评估模型和指标体系进行了相关研究［2-5］，评估内容主要集中在应急能力［6-8］、辐射监测［9］、资源配置［10］、医学救援［11］和去污洗消［12］等单个方面，缺乏对整个演练过程效果的评估研究，尚未形成一套完整的核应急救援演练评估指标体系和方法模型。

而在应对紧急突发事件的应急能力评估研究中，指标体系的建立方法主要是文献调查法和德尔菲法，筛选方法为德尔菲法（Delphi Method）和问卷调 查 法［13-14］，赋 权 方 法 主 要 有 层 次 分 析 法［15］（Analytic Hierarchy Process method，AHP）、模糊聚类分析法［16］、熵值法［17］和主成分分析法［18］，方法比较如表1所示。评估模型大多采用模糊综合评估模型［19］（Fuzzy Comprehensive Evaluation Method，FCE）、数 据 包 络 分 析 模 型［20］（Data Envelopment Analysis Model，DEA）和BP神经网络模型［21］，模型比较如表2所示。

表1 赋权方法比较Table 1 Weighting methods comparison

表2 评估模型比较Table 2 Evaluation model comparison

由于核事故鲜有发生，演练数据获取困难，演练评估要素繁多，评价内容包含定性和定量因素，因此本文根据核事故应急救援流程，基于国家核应急救援队伍结构、执行任务分类、演练场所、时间和人员安全要求，选用基于AHP的模糊综合评价模型开展演练评估研究，主要技术路线如图1所示。

图1 核应急救援演练评估技术路线Fig.1 Technical route of nuclear emergency rescue drill assessment

1 评估指标体系

1.1 评估对象与内容

2016年，我国组建成立国家核应急救援队，该队伍由6支分队组成，分别是指挥协调与技术支持分队、突击抢险分队、工程抢险分队、应急监测与辐射防护分队、去污洗消分队、医学救援分队，他们各自分工，职责明确，协调合作［22］。

本研究本着科学性、系统性、目的性、可操作性原则，依托法律法规和核设施营运单位管理条例，较为全面地收集并选取反映核事故演练应急响应救援能力的指标。评估内容主要包括：检查应对事故场所、应急队伍、物资、装备、技术等方面的准备情况，验证各应急设施、器材、物资等的有效性和充分性；评估应急计划的有效实施，核应急方预案的有效性、可操作性和完备性，演练情景的真实性与合理性；评估各应急组织是否健全，检验应急人员协调处置能力，应急指挥的有效性，应急机制的完善性，以及人员演练过程的安全保障；评估演练总结分析能力、公众信息沟通能力与恢复重建能力。

1.2 评估指标收集与确立

本文采用德尔菲法［13］，以国家核事故应急演练指标体系为基础，编制结构性调查问卷，统计结果分析如下：

本文咨询的专家是核能安全技术研究所核应急专家和安徽省核应急组织机构人员，共计20名。他们年龄在24～60岁，涵盖青、中、老年层次，学历均为本科以上，其中硕士及以上学历14名；职称方面，总计正高4名，副高6名。他们在核应急相关领域方面具有较高的学术水平和研究经验，熟悉核应急演练流程，十分关注核应急演练评估研究。

专家的积极系数：共发放两轮核应急救援演练评估指标体系问卷，每次发放20份，回收率均为100%，表明咨询专家对本研究十分关注，积极性大。

专家的权威系数：两轮计算结果如表3所示，均满足Cr≥0.7，表明专家权威程度高。

表3 专家权威系数Table 3 Expert authority coefficient

专家意见集中程度：如表4所示，根据两轮专家的意见和评分，对不符合筛选条件的指标进行讨论和删除，综合专家建议，对入选的指标进行适当合并与调整。

表4 指标筛选Table 4 Index screening

专家意见协调程度：如表4所示，第二轮变异系数临界值0.177≤0.25，说明指标整体波动程度较小，专家对指标的一致性程度较高。肯德尔系数检验结果如表5所示，两轮结果统计下来，肯德尔系数均介于0.4～0.6，且第二轮协调系数0.508>0.5，表明专家意见较为集中，评价结果具有一致性，构建的指标体系可信，显著性水平低，表明指标的独立程度较高。

表5 Kendall协调系数检验Table 5 Kendall coefficient test

2 核应急救援演练模糊评估模型

2.1 评估指标层次模型建立

本文以核事故应急救援演练能力为总目标，按照时间顺序和应急响应流程［23-26］，对演练前救援队的应急准备能力、应急保障能力，演练过程中的应急指挥能力、应急响应能力、应急救援能力，演练结束后的应急恢复能力和总体演练效果进行评价，基于以上7个指标建立层次结构模型（图2）。

图2 核应急救援演练评估层次结构模型Fig.2 Nuclear emergency rescue drill evaluation hierarchical structure model

应急准备能力是保证应急演练顺利开展的重要前提，主要包括对演练预案的质量，演练方案的整体质量评估和演练组织机构的完整性评估。充足的物资保障、资金保障、医疗保障和人员保障是保证核应急演练顺利进行的硬件基础。指挥能力分为两部分，计划组织救援能力包括对演练目标的理解、救援计划的制定和任务的协调分配，考察在指挥行动前指定的计划救援能力；实战救援能力考察对救援态势的掌握，计划的修订及人员响应过程中的通信指挥和统筹能力。应急抢险能力主要反映应急演练过程中响应人员对核应急事故的控制和处理能力，主要包括应急监测与辐射防护小组对辐射场环境的监测与人员防护，工程抢险小组对核事故危险情况的紧急处理和事故后果评价小组对核事故演练后续结果的有效分析等。应急救援能力体现了对人员与环境的安全保障水平，主要的救援行动包括对被困人员的搜救营救，核电厂环境现场的应急清障，人员的撤离疏散，去污洗消和医疗救治等。对演练进行及时总结和后续跟进是恢复和加强应急队伍响应能力建设的重要参考。总体的救援效果通过可量化的参数检验救援行动。

2.2 指标权重的计算

本文利用层次分析法［13］，采用1～9判断矩阵标度（表6），对同一层级元素进行两两比较，构造判断矩阵，计算最大特征根，并对同层次判断矩阵进行一致性检验及排序，主要公式如下：

表6 1～9判断矩阵标度Table 6 1～9 judgment matrix scale

式中：A为判断比较矩阵；λmax为判断矩阵的最大特征值；n为判断矩阵阶数；CI为矩阵的一致性，CI的值越接近于0，表明判断矩阵一致性越强，指标的权重值分配合理；RI为随机一致性指标，用于衡量CI的大小，RI标准值根据矩阵阶数［13］得到；CR为检验系数，当CR<0.1时，判定A具有满意的一致性。

本研究邀请了核能安全技术研究所的20位核应急研究学者组成专家组参与评估指标权重的确定过程，通过发放、回收问卷和访谈的形式，邀请专家根据核应急救援影响因素的重要程度对所建立的核应急演练评估指标体系各层级指标的两两重要性进行评判（表7和表8）。

表7 一级指标权重分配及检验Table 7 First level index weight distribution and testing

表8 二级指标权重分配及检验Table 8 Second level index weight distribution and testing

2.3 模糊评估模型建立

根据建立的核应急救援演练评估指标体系，采用模糊综合评价法［19］建立相应的综合评价的因素集。总的因素集U，即最高层评价因素集，其评价因子由其7个一级指标组成，各一级指标因素集由其二级指标组成。

1）建立综合评价的因素集U

2）建立综合评价的评价集及对应分数集V

3）计算各指标相对于评价集的隶属度，建立各级模糊关系矩阵

因素集U中第i个影响元素对评价集V中第j个元素的隶属程度为rij，其取值范围在0～1。对于m个影响因素，n个评价元素来说，其模糊关系矩阵R如式（6）所示：

4）建立综合评价模型，确定系统总得分

结合AHP得出的层级各因素的权重值wij，对单指标进行综合评价，计算模糊关系评价向量Bi。

逐级向上计算，构建评价模型，计算模糊评价矩阵B和对应分数F：

3 案例研究

本文以国内某核电站安全壳长期超压核事故演练为例，介绍评估指标体系的使用方法和评估方法的有效性。

3.1 安全壳长期超压核事故演练

演练情景：安全壳长期超压事故，安全壳内压力缓慢上升超过设计压力，安全壳密封功能降级，放射性物质通过反应堆厂房+20 m设备舱门向环境释放。

演练阶段：国家核应急协调委宣布启动IV级响应，各分队在规定时间内完成装备检修，并于指定地点完成集结，赶赴核电站事故现场。指挥协调与技术支持分队制定救援计划后，发布行动处置指令，确认行动方案并下发到各分队及单兵。去污洗消分队对返回车辆和人员进行去污洗消，对1号机反应堆厂房附近污染压制喷洒剂凝固后的废物进行收集处理。辐射侦测组对厂区进行辐射侦测，获取1号机反应堆厂房龙门架附近、移动电源车停放点以及厂区整体的环境辐射数据，污染控制组进行高空污染压制、地面污染压制行动。清障组对移动电源车停放点和电缆接入LX厂房之间的通道上因台风倾翻的临时集装箱和折断的路灯杆进行清障。一名抢修人员演练期间摔伤晕厥，衣服和体表伴随有轻度沾污，人员搜救组确认营救位置，迅速制定救援方案，将其转运到低辐射计量区域，在厂房外接应后进行紧急救助和伤员转送。疏散组掌握实时路况和放射性物质扩散情况，规划撤离路线，有效组织场内人员有效撤离。

演练结束：反应堆冷却系统恢复，放射性污染得到控制，应急响应终止。评估组对演练行动进行评估和总结，点验参演救援队伍及装备，编写评估报告，对相关影像和文档资料进行存档。

3.2 评估分数计算

由20位参与和观摩此次应急演练的专家和具有丰富应急管理经验的工作者成立专家组，每位专家根据演练情况对各项指标完成情况进行等级评价，最后，统计20名专家的评判结果。

根据评判结果计算各指标相对于评语集的隶属度，计算一级模糊评价向量，如式（10）～（16）所示。

将各一级指标评价向量进行整合，生成最终模糊评价矩阵，如式（17）所示。计算核应急救援演练最终评估结果和对应分数，如式（18）和式（19）所示。

根据最大隶属度原则，各一级指标均达到良好水平，本次演练总体达到要求，演练评估总分为86.7650分，表明本次核应急救援演练总体效果令人满意，救援效果达到演练目的，是一次合格良好的核应急救援演练。

3.3 评估结果分析

演练响应过程中，指挥人员缺乏对情况的正确预判和事故分析，应急状态等级，救援计划和协调配合出现脱节；工程抢险能力期间操作人员沾染放射性物质，表明救援动作操作失误，需要加强重点单项演练。辐射监测能力上，数据监测和采样分析能力需加强训练。核素种类鉴别及污染区的划分、人员车辆的污染程度划分基本达标，说明整体辐射监测能力不足。辐射防护水平的最大隶属度落在合格范围，在个人剂量监测和防护、非应急人员防护行动方面都存在着疏漏。事故后果评价方面，对于运行控制室事故信息的采集分析及通报要提高速度和精确度。应急救援能力上，人员搜救方面，在危险源监测、人员定位以及人员营救方面须多加训练；清障能力方面，常规的升降、搬运和牵引负荷、支撑和稳固，无线远距离机器人操作方面需要重点关注；去污洗消方面洗消材料的准备和检验有待加强；疏散撤离方面，应急撤离规划路线及集合点的隐蔽训练有待加强；医疗救援水平总体来说表现良好，固体废物处理粉碎压缩，封装运输流程需要进行重点训练。

从总体来看，此次演习物资设施配备齐全完善，事故处置应对比较合理。分队的装备和设备基本能够满足核应急工作的要求，参演人员具备核应急知识和一定核应急训练培训，应急方案和预案较为完善；演习响应程序及时有效，启动过程合理，分队集结迅速，仪器准备正确，个人防护及通讯器材配备恰当；技术支持能力先进可靠，仪器设备先进、操作熟练，数据记录方法合理有效，数据处理方法科学规范；分队成员岗位职责明确、执行力强，现场展开和撤离过程中的放射性污染检查过程操作正确。但演练过程仍存在不足之处。参演人员在人员搜救、清障和去污洗消方面，需要重点突破；演练过程中出现脱节，协调合作能力不足，后续工作应加大团队联动合作；演练结束后，对演练出现的问题和总结流于表面，不够重视，应成立专项小组监督跟踪演练预案与演练计划的改进情况，丰富演练资源。

4 结语

本文利用德尔菲法形成了以核应急演练能力总目标，以应急准备能力、应急保障能力、应急指挥能力、应急响应能力、应急救援能力、应急恢复能力、总体演练效果评价为7个一级指标和27个二级指标的核应急救援演练评估指标体系，并构建多级模糊综合评价模型对各级指标量化，利用AHP进行权重分配及一致性检验。以M310核电站长期超压安全壳救援演练为例，验证了该评估模型的有效性。然而现有的指标体系还可进行下一级指标的细化，未来将继续开展子级指标构建与模型优化等工程应用研究工作。

致谢感谢中国科学院合肥物质科学研究院核能安全技术研究所核应急与概率安全课题组提供的帮助和指导，感谢安徽省铅基堆核应急专家提供的信息参考及数据帮助。

作者贡献声明阮方：手稿撰写，调查，方法设计，数据分析，软件应用；申超：方法指导，模型概念化，调查；程远：模型概念化，方法指导，软件应用；朱婧娴：数据验证，资源，监管；栾飞：软件应用，数据验证，监管；汪建业：资金支持，项目管理，资源，监管。