核事故应急决策的个体特征识别评价方法

陈迎锋，王建龙，林晓玲，杨永新，卢新城

（1.清华大学 核能与新能源技术研究院，北京 100084；2.92609 部队，北京 100077）

核事故应急决策的个体特征识别评价方法

陈迎锋1，2，王建龙1，林晓玲2，杨永新2，卢新城2

（1.清华大学 核能与新能源技术研究院，北京 100084；2.92609 部队，北京 100077）

利用个体特征识别方法，结合核事故应急决策的特点，在调查和分析的基础上确定了核事故应急决策的评价指标体系。通过求解个体标准识别决策的个体特征，并基于个体标准，对核事故应急决策的有效性进行了评价。实例研究计算表明，该方法的决策结果合理、客观、可靠，为核事故应急防护措施的最优化提供了一种有效的分析方法和决策依据。

核事故应急；指标体系；个体特征识别

核事故应急决策支持系统是一综合性的决策系统［1］，在核事故应急救援中，需根据事故的实时情景，及时、有效地给出合理的应急防护措施［2-3］。应急防护措施根据时间的早晚可分为早期防护措施和中后期防护措施，特别是早期的防护措施，如果实施的决策方案正确有效，则可避免后果的扩大和扩展。因此，需对待选的几个防护措施进行客观、正确的评价分析，从而采取代价小、利益高的防护措施，有效地控制和减小事故对公众、应急救援人员和环境造成的危害。

核事故应急决策是在多子项相互联结又相互有所矛盾的目标下进行的，需考虑个人可避免剂量、集体可避免剂量、经济代价、社会因素和公众心理等属性因素。目前，常用的核事故应急决策评价方法有多属性效应分析法［4-5］、模糊综合评价法［1］、层次分析法［6］等，研究的重点在于获取相对合理的评价指标权重结构。但对于复杂的核事故应急决策，由于决策目标不同，不同的决策环境下决策主体可能做出不同的决策。因此，实施有效性评价应基于决策的个体特征，即构成决策有效性的重要因素的有效性。个体特征识别方法在非核领域已广泛应用，但在核事故应急决策领域中尚处于探索阶段。本文提出一种基于多体个体特征识别的核事故应急决策方案优选模型，并在实际案例中加以应用。

1 核事故应急决策评价的指标体系

核事故应急决策的有效性是指在发生核事故时，在最短的时间内，体现科学决策的最大价值。由于核事故种类繁多，影响因素复杂。因此，事故应急决策有效性评价首先要求能普遍适用；同时，应保证与核应急决策相关的重要因素不会被遗忘，这些重要因素的指标间应相互独立，分别反映决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、独立性与量化性的特点，结合文献［4，7-8］的研究，运用层次法来构建核事故应急决策评价的指标体系。首先建立解决问题的多阶层次结构，以核事故辐射后果影响为基本出发点，建立了以健康效应和非健康效应为第2层指标的核事故应急决策属性树，对于第3层指标的确定采取专家讨论会模式对最初确定的多种个体指标进行删减，将重要度小、对决策结果影响不大的因素忽略，精简后的核事故应急决策评价的指标体系如图1所示。

2 个体特征识别模型

2.1 个体标准

个体标准指能最优化表示个体特征的指标值。从图1可知，核事故应急决策有效性评价指标体系分3层指标。假设对不同的决策方案j（j＝1，2，…，N）进行评价。在第3层，隶属于第2层的第1项指标Y1（健康效应）的子指标包括个人可避免最大剂量和可避免集体剂量，其向量表示为Y1＝（x11，x12）T；隶属于第2层的第2项指标Y2（非健康效应）的子指标包括经济代价、社会心理正面影响、社会心理负面影响及政治影响，其向量表示为Y2＝（x21，x22，x23，x24）T。其对应的权重向量分别为w1＝（w11，w12）T和w2＝（w21，w22，w23，w24）T；第2层包含2维向量Y＝（Y1，Y2）T，权重向量为u＝（u1，u2）T。

图1 核事故应急决策有效性评价指标体系Fig.1 Index system of evaluation for nuclear accident emergency decision-making effectiveness

1）底层个体标准

其中：

相应地，所有参与评价的决策方案均可获得其底层个体标准w＊（1），w＊（2），…，w＊（N）。

2）上层个体标准

基于该个体标准，决策j在第1层的指标Zf（即决策有效性）表现最优，此时体现了决策j在第2层指标的个体特征。

2.2 代理评价

式中，xit（q）为决策q在指标xit上的标准值。上层指标代理评价值求解方法与此类似。代理评价值越小，说明在决策j的个体标准下，决策q与决策j的个体特征越接近，决策q与理想决策的差距越小，即决策q的有效性越高。

3 计算实例

3.1 个体特征识别

在核事故发生的早期，可供选择的应急防护措施一般有隐蔽、撤离和服用稳定碘等多种措施或这些措施的组合。具体待选防护措施应根据事故情形而定。本文以大亚湾核电站PWR5事故源项下放射性释放为例。在该核事故状态下，可实施的应急决策预案有以下5种备选［4］：

1）不采取任何措施；

2）在周围25km内实施隐蔽并发放碘片，服食碘片和隐蔽的总人数将达11.7万人；

3）烟云到来前预防性撤离11km内的人群，11～25km的人群就地隐蔽，并发放碘片，撤离人口为1万，隐蔽、服用稳定碘的人数达1万；

4）隐蔽范围同方案2，发放碘片的范围包括所有受影响的地区，隐蔽人数达12万人，服用稳定碘的人数达70万人；

5）先隐蔽，在烟羽经过后，撤离20km内的所有人，在烟羽经过的过程中提供隐蔽和发放碘片，撤离人口数达7.4万人，影响人数达80万人。

各种措施的具体评价指标参数（采取中庸值［4］）列于表1。

表1 应急防护措施参数Table 1 Parameter of emergency protection measure

在计算时，假定可避免最大个人剂量、可避免集体剂量以及社会心理正面影响达到最大值，代价费用、社会心理负面影响、政治影响为最小值时的各参数取值为底层个体指标的理想决策指标，且将每一个体进行归一化处理。经计算在发生核事故时，不同决策方案的最底层（第3层）个体特征识别的因子列于表2。

表2 核应急决策有效性的个体特征识别因子Table 2 Factor of individual feature identification for nuclear emergency decision-making effectiveness

由表2可知：

1）在5种方案的第2层指标层，健康效应的有效性普遍高于非健康效应，这与发生核事故时应急决策应以人为本的理念一致；

2）在5种方案的第3层指标层（底层），可避免集体剂量的有效性普遍高于可避免最大个人剂量，社会心理正面影响高于社会心理负面影响，且经济代价的有效性最低。

3.2 有效性代理评价与决策分析

判断上述5种方案哪种更为有效，需对所有决策进行代理评价，将表1的参数代入式（8），计算获得的结果列于表3。表4列出同一批原始数据情况下，该计算方法与属性约简算法和多属性效应分析方法的计算结果比较。

由表3、4可得如下结论。

表4 不同核事故应急决策评价方法的计算结果比较Table 4 Comparison of calculation results with different nuclear emergency decision-making evaluation methods

1）个体特征识别方法计算获得的核事故应急决策综合排序结果为：方案2＞方案5＞方案3＞方案4＞方案1，最有效的应急方案为方案2。

2）个体特征识别方法和多属性效应分析方法的评价结果较为接近，属性约简法的评价结果将方案4作为最优方案具有很大的保守性。究其原因，属性约简法采用的是经典的粗糙集模型，在计算时，该方法要求所处理的分类须完全正确，因此其分析结果具有很大的保守性。而多属性效应分析方法和个体特征识别方法所采用的计算模型均基于总效用最大的原则，其计算获得的最佳应急方案应是总效用最大的方案，两者的区别在于个体特征识别方法突出了个体特征的最优指标值在核应急决策有效性评价中的作用，多属性效应分析法是通过多种重要属性间的权衡比较来评价核应急决策的有效性。在实际应用中，多属性效应分析方法和个体特征识别方法更适用于核应急准备期间的预先分析和考虑。

3）针对不同的方案，个体特征识别方法还可在所规定的方案内通过个体特性的比较进行进一步的个体优化。例如：方案5与方案2相比较，其非健康效应所占的比重较大，可通过减少影响人数和降低代价等个体特征的调整来进行改进优化。

4 结论

核事故应急决策是一复杂的、多因素、多目标的决策过程。本文将个体特征识别的方法应用到核事故应急决策，能为每项决策提供个体标准，从而对决策的个体特征进行识别，为复杂的核事故应急决策的有效性评价提供一种具有可比性的评价方法。且该方法在有效性评价的基础上，可结合个体特征识别进行分析，基于个体特征对影响决策有效性的因素进行改进，对于提高核事故应急决策方案的有效性具有一定的参考意义。

采用个体特征识别方法时需详尽地考虑核事故应急决策的各子个体，选择合理的子个体特征标准，形成符合实际情况的计算参考，该方法应用于核事故应急决策方案评估是一次尝试，旨在为以后更广泛地进行核事故应急决策方案的评估提供经验。

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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

国家自然科学基金资助项目（59978020）

陈迎锋（1982—），男，河南焦作人，工程师，博士研究生，从事辐射防护与环境保护研究