陳迎鋒，王建龍，林曉玲，楊永新，盧新城

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

核事故應(yīng)急決策的個體特征識別評價方法

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 核能與新能源技術(shù)研究院，北京 100084；2.92609 部隊，北京 100077）

利用個體特征識別方法，結(jié)合核事故應(yīng)急決策的特點，在調(diào)查和分析的基礎(chǔ)上確定了核事故應(yīng)急決策的評價指標體系。通過求解個體標準識別決策的個體特征，并基于個體標準，對核事故應(yīng)急決策的有效性進行了評價。實例研究計算表明，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；指標體系；個體特征識別

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)事故的實時情景，及時、有效地給出合理的應(yīng)急防護措施［2-3］。應(yīng)急防護措施根據(jù)時間的早晚可分為早期防護措施和中后期防護措施，特別是早期的防護措施，如果實施的決策方案正確有效，則可避免后果的擴大和擴展。因此，需對待選的幾個防護措施進行客觀、正確的評價分析，從而采取代價小、利益高的防護措施，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)急決策是在多子項相互聯(lián)結(jié)又相互有所矛盾的目標下進行的，需考慮個人可避免劑量、集體可避免劑量、經(jīng)濟代價、社會因素和公眾心理等屬性因素。目前，常用的核事故應(yīng)急決策評價方法有多屬性效應(yīng)分析法［4-5］、模糊綜合評價法［1］、層次分析法［6］等，研究的重點在于獲取相對合理的評價指標權(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，實施有效性評價應(yīng)基于決策的個體特征，即構(gòu)成決策有效性的重要因素的有效性。個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體特征識別的核事故應(yīng)急決策方案優(yōu)選模型，并在實際案例中加以應(yīng)用。

1 核事故應(yīng)急決策評價的指標體系

核事故應(yīng)急決策的有效性是指在發(fā)生核事故時，在最短的時間內(nèi)，體現(xiàn)科學決策的最大價值。由于核事故種類繁多，影響因素復(fù)雜。因此，事故應(yīng)急決策有效性評價首先要求能普遍適用；同時，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間應(yīng)相互獨立，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、獨立性與量化性的特點，結(jié)合文獻［4，7-8］的研究，運用層次法來構(gòu)建核事故應(yīng)急決策評價的指標體系。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，建立了以健康效應(yīng)和非健康效應(yīng)為第2層指標的核事故應(yīng)急決策屬性樹，對于第3層指標的確定采取專家討論會模式對最初確定的多種個體指標進行刪減，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)急決策評價的指標體系如圖1所示。

2 個體特征識別模型

2.1 個體標準

個體標準指能最優(yōu)化表示個體特征的指標值。從圖1可知，核事故應(yīng)急決策有效性評價指標體系分3層指標。假設(shè)對不同的決策方案j（j＝1，2，…，N）進行評價。在第3層，隸屬于第2層的第1項指標Y1（健康效應(yīng)）的子指標包括個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項指標Y2（非健康效應(yīng)）的子指標包括經(jīng)濟代價、社會心理正面影響、社會心理負面影響及政治影響，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)急決策有效性評價指標體系Fig.1 Index system of evaluation for nuclear accident emergency decision-making effectiveness

1）底層個體標準

其中：

相應(yīng)地，所有參與評價的決策方案均可獲得其底層個體標準w＊（1），w＊（2），…，w＊（N）。

2）上層個體標準

基于該個體標準，決策j在第1層的指標Zf（即決策有效性）表現(xiàn)最優(yōu)，此時體現(xiàn)了決策j在第2層指標的個體特征。

2.2 代理評價

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

3 計算實例

3.1 個體特征識別

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事故源項下放射性釋放為例。在該核事故狀態(tài)下，可實施的應(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)實施隱蔽并發(fā)放碘片，服食碘片和隱蔽的總?cè)藬?shù)將達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12萬人，服用穩(wěn)定碘的人數(shù)達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7.4萬人，影響人數(shù)達80萬人。

各種措施的具體評價指標參數(shù)（采取中庸值［4］）列于表1。

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

在計算時，假定可避免最大個人劑量、可避免集體劑量以及社會心理正面影響達到最大值，代價費用、社會心理負面影響、政治影響為最小值時的各參數(shù)取值為底層個體指標的理想決策指標，且將每一個體進行歸一化處理。經(jīng)計算在發(fā)生核事故時，不同決策方案的最底層（第3層）個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層指標層（底層），可避免集體劑量的有效性普遍高于可避免最大個人劑量，社會心理正面影響高于社會心理負面影響，且經(jīng)濟代價的有效性最低。

3.2 有效性代理評價與決策分析

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

由表3、4可得如下結(jié)論。

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

1）個體特征識別方法計算獲得的核事故應(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）個體特征識別方法和多屬性效應(yīng)分析方法的評價結(jié)果較為接近，屬性約簡法的評價結(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，在計算時，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)分析方法和個體特征識別方法所采用的計算模型均基于總效用最大的原則，其計算獲得的最佳應(yīng)急方案應(yīng)是總效用最大的方案，兩者的區(qū)別在于個體特征識別方法突出了個體特征的最優(yōu)指標值在核應(yīng)急決策有效性評價中的作用，多屬性效應(yīng)分析法是通過多種重要屬性間的權(quán)衡比較來評價核應(yīng)急決策的有效性。在實際應(yīng)用中，多屬性效應(yīng)分析方法和個體特征識別方法更適用于核應(yīng)急準備期間的預(yù)先分析和考慮。

3）針對不同的方案，個體特征識別方法還可在所規(guī)定的方案內(nèi)通過個體特性的比較進行進一步的個體優(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)和降低代價等個體特征的調(diào)整來進行改進優(yōu)化。

4 結(jié)論

核事故應(yīng)急決策是一復(fù)雜的、多因素、多目標的決策過程。本文將個體特征識別的方法應(yīng)用到核事故應(yīng)急決策，能為每項決策提供個體標準，從而對決策的個體特征進行識別，為復(fù)雜的核事故應(yīng)急決策的有效性評價提供一種具有可比性的評價方法。且該方法在有效性評價的基礎(chǔ)上，可結(jié)合個體特征識別進行分析，基于個體特征對影響決策有效性的因素進行改進，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。

采用個體特征識別方法時需詳盡地考慮核事故應(yīng)急決策的各子個體，選擇合理的子個體特征標準，形成符合實際情況的計算參考，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行核事故應(yīng)急決策方案的評估提供經(jīng)驗。

［1］ 陸能枝，張永興，曹希壽，等.模糊決策理論在核事故應(yīng)急決策中的應(yīng)用［J］.核科學與工程，2002，22（2）：152-156.

LU Nengzhi，ZHANG Yongxing，CAO Xishou，et al.Application of fuzzy decision theory in the nuclear emergency decision［J］.Chinese Journal of Nuclear Science and Engineering，2002，22（2）：152-156（in Chinese）.

［2］ PAPAMICHAIL K N，F(xiàn)RENCH S.Decision support in nuclear emergencies［J］.Journal of Hazardous Materials，2000，71（2）：321-342.

［3］ 辛晶，湯華清，張穎花，等.基于模糊物元分析的核事故應(yīng)急防護措施風險評價模型［J］.輻射防護，2009，29（2）：96-99.

XIN Jing，TANG Huaqing，ZHANG Yinghua，et al.Risk assessment model for nuclear accident emergency protection countermeasure based on fuzzy matter-element analysis［J］.Radiation Protection，2009，29（2）：96-99（in Chinese）.

［4］ 徐志新，奚樹人，曲靜原.核事故應(yīng)急決策的多屬性效用分析方法［J］.清華大學學報：自然科學版，2008，48（3）：445-448.

XU Zhixin，XI Shuren，QU Jingyuan.Multiattribute analysis of nuclear reactor accident emergency decision making［J］.Journal of Tsinghua University：Science and Technology，2008，48（3）：445-448（in Chinese）.

［5］ FRENCH S.Multi-attribute decision support in the event of a nuclear accident［J］.Journal of Multi-Criteria Decision Analysis，1996，1（5）：39-57.

［6］ 張凱，肖東生.層次分析法在核事故應(yīng)急決策中的應(yīng)用［J］.工業(yè)安全與環(huán)保，2008，34（6）：40-42.

ZHANG Kai，XIAO Dongsheng.The application of AHP in nuclear accident emergency decision［J］.Industrial Safety and Environmental Protection，2008，34（6）：40-42（in Chinese）.

［7］ 鄭冬琴，張春粦，肖璋，等.核電站事故應(yīng)急模糊層次決策模型及應(yīng)用［J］.核動力工程，2004，25（2）：168-171.

ZHENG Dongqin，ZHANG Chunlin，XIAO Zhang，et al.Fuzzy and hierarchy decision model for nuclear power station accident emergency and its application［J］.Nuclear Power Engineering，2004，25（2）：168-171（in Chinese）.

［8］ MARTIN S S，NADINE O，CORNELIUS S.How effective are decision analyses？Assessing decision process and group alignment effects［J］.Decision Analysis，2007，4（4）：227-242.

［9］ MISKA H.Principles of off-site nuclear emergency exercises［J］.Kerntechnik，2011，76（6）：394-397.

［10］PARK J，JUNG W，YANG J.Investigating the effect of communication characteristics on crew performance under the simulated emergency condition of nuclear power plants［J］.Reliability En-gineering and System Safety，2012，101（10）：1-13.

［11］趙希男，靖可，陳周坤.基于個體特征識別的應(yīng)急決策有效性評價方法［J］.系統(tǒng)工程，2009，27（7）：75-80.

ZHAO Xi’nan，JING Ke，CHEN Zhoukun.Evaluation method of emergency decision effectiveness based on individual feature identification model［J］.Systems Engineering，2009，27（7）：75-80（in Chinese）.

［12］趙希男，王奇，朱春紅.一種基于目標界定的客觀識別個性特征的方法［J］.系統(tǒng)工程理論方法應(yīng)用，2006，15（10）：459-466.

ZHAO Xi’nan，WANG Qi，ZHU Chunhong.An objective individuality identification method based on objective limited［J］.Systems Engineering-Theory Methodology Application，2006，15（10）：459-466（in Chinese）.

［13］周書民，溫立，葉志翔，等.基于一種屬性約簡算法的核事故應(yīng)急決策模型研究［J］.輻射防護，2011，31（2）：100-106.

ZHOU Shumin，WEN Li，YE Zhixiang，et al.Study on nuclear accident emergency decision based on attribute reduction algorithm［J］.Radiation Protection，2011，31（2）：100-106（in Chinese）.

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

國家自然科學基金資助項目（59978020）

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