基于AHP-FCE的辐射事故应急演习评估研究

2022-11-19孟凡兴孙禄建房江奇杨金政

核技术 2022年11期

孟凡兴杨明王浩孙禄建房江奇杨金政

1（核工业航测遥感中心石家庄 050000）

2（中核核应急航空监测工程技术研究中心石家庄 050000）

核技术广泛应用于工业［1］、农业［2］、医疗［3］、地质调查［4］、科学研究和教学［5］等各个领域，随着核技术利用的迅速发展，辐射事故时有发生，给我国辐射事故应急工作带来严峻的挑战［6-7］。辐射事故应急能力的提升是一个全方位、多角度的任务，而辐射事故应急演习是维持和提高应急组织响应能力的重要方式。

辐射事故应急演习的举办不仅可以锻炼队伍、提升应急组织响应能力，还可以检验各类辐射事故应急预案的有效性和可操作性，结合演习评估对辐射事故应急预案进行修改和完善；同时，辐射事故应急演习的举办还能达到对公众进行宣传教育、普及辐射防护知识的目的。

目前，我国各省已经建立起多层次的辐射事故应急管理体系，并定期开展应急演习。2014年以来，在生态环境部（国家核安全局）的指导下，开展了一系列不同类型的辐射事故应急演习［8-9］。通过对以往辐射事故应急演习的分析，发现演习中往往存在“重行动轻评价”的问题，演习评价往往以关键环节表面表现的定性评价为主，缺乏更深层次的思考和总结。目前尚未有一种系统性、全流程、准确而又有针对性的演习评估方法。本文基于既有经验及相关资料，设计层次分析法-模糊综合评价法（Analytic Hierarchy Process-Fuzzy Comprehensive Evaluation，AHP-FCE）综合评价方法，对辐射事故应急演习进行评估，通过实例分析验证其有效性。

1 构建评估指标体系

通过总结分析以往辐射事故应急演习及其评价的相关研究内容［10-11］，结合各省辐射事故应急管理实际情况［12-13］，具体分析辐射事故应急演习全过程各个阶段，筛选建立辐射事故应急演习效果评估指标体系。

1.1 备选评估指标

在前期工作总结及文献调研［14-16］的基础上，通过对辐射事故应急演习主要工作流程及各环节中对演习结果产生显著影响项目的筛选，结合建立模型的可行性，归纳总结了备选评估指标，详见表1。

1.2 评估指标体系的构建

为了使指标能够更精确反映辐射事故应急演习的真实情况，采用专家调研法对备选指标体系再次进行核查。调研对象主要包括：核工业航测遥感中心核与辐射事故应急研究领域的相关专家、生态环境监管部门专业人员以及国家核应急航空辐射监测救援分队的工作人员。结合专家意见，将前期准备阶段评价指标类似的“情景设定、文件编制”合并为“演习脚本质量”，将前期准备阶段的“经费预算”合并入演习保障中的“经费保障”，将应急响应阶段的“指挥协调、处置决策”合并为“指挥协调”。综合上述，得出辐射事故应急演习评价指标体系如图1所示。

图1 辐射事故应急演习评估指标体系Fig.1 Evaluation index system of radiation accident emergency exercise

2 构建AHP-FCE评估模型

利用AHP和FCE对评价指标进行量化［17-21］，构建辐射事故应急演习综合评价模型［22-24］，为我国各级辐射事故应急管理机构开展辐射事故应急演习评价提供一个可供选择的准则和参考。

2.1 基于AHP的权重计算

首先采用两两相互比较的方法，运用相对尺度，按照表2九分位比率排定各评价指标的相对优劣顺序，得到：

表2 比例标度Table 2 Scale

由式（1）构建判断矩阵。计算判断矩阵最大特征根λmax的特征向量，经归一化后进行层次单排序及其一致性检验。最后计算某一层次所有因素对于最高层（总目标）相对重要性的权值，进行层次总排序，并进行一致性检验。主要公式如下：

式中：A为判断矩阵；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得到（详见表3）；CR为检验系数，当CR＜0.1时，判定A具有满意的一致性［17］。

表3 平均随机一致性指标RI取值参考表Table 3 Average RI value reference table

本研究邀请核工业航测遥感中心核与辐射事故应急研究领域专家学者参与评估指标权重的确定过程。通过访谈和问卷调查的方式，邀请专家根据辐射事故应急演习影响因素的重要程度对所建立的评估指标体系进行两两重要性评判［17］。在此基础上通过AHP方法计算指标权重。

由表4计算数据可以看到，一级指标随机一致性比率CR=0.026 07＜0.1，说明一级指标判断矩阵满足一致性要求。应急启动（B3）、应急响应（B4）、后续工作（B5）权重相对较高，是决定演习效果的关键因素。二级指标总权重计算结果中演习策划（C1）、人员保障（C3）、事故报告（C7）、事故核实（C8）、应急监测（C11）、演习总结（C14）权重相对较高，是评估演习效果的重要参考。

表4 辐射事故应急演习各级评估指标权重计算结果Table 4 The weight calculation results of the evaluation indexes at all levels of the radiation accident emergency drill

2.2 基于FCE的评估模型构建

结合前文完成的辐射事故应急演习评估指标体系，采用FCE法建立相应的综合评价因素集。最高层评价因素集为总的因素集U，由5个一级指标组成其评价因子，15个二级指标组成其对应一级指标的因素集。

通过文献调研、专家访谈的方法，将指标评价标准分为优秀、良好、一般、合格和不合格5个等级，分别赋分为100～90、89～80、79～70、69～60、59～0。

然后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［17］。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（12）所示：

最后建立综合评价模型，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［17］。

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 实例应用

本文以三个有代表性的辐射事故应急演习为例，介绍评估指标体系的使用方法，验证评估方法的有效性。

3.1 实例一

3.1.1 辐射事故应急演习情况介绍

演习以某市钢铁厂停产搬迁，废旧放射源运送放射性废物库的过程中丢失两枚Ⅳ类137Cs放射源为情景，分别启动企业、区生态环境分局、区政府三级应急预案，并成立由生态环境、公安、卫健、宣传等部门人员和专家组成的“应急指挥部”［6］。经专家组研判后确定了搜源方案，由三个应急监测组，采用空地力量协调联动的方式开展丢失放射源搜寻工作。各应急监测组在配备个人剂量计、辐射防护服、核素识别仪、剂量率仪、表面污染仪的基础上；应急监测一组配备车载碘化钠晶体搜源系统、无人机载碘化钠晶体探测器巡测系统，沿钢铁厂至放射性废物库沿线道路及两侧30 m范围内巡测；应急监测二组配备车载MDS巡测系统、快1巡测系统、无人机载碘化钠晶体探测器巡测系统沿放射性废物库至钢铁厂沿线道路及两侧30 m范围内巡测；应急监测三组配备FH40G剂量率仪和表面污染仪设备对钢铁厂至放废库沿线19个路口及过往车辆轮胎进行检测［6］。由公安部门人员组成的现场管控组负责交通管制，由宣传部门人员组成的舆情信息组负责舆情应对，由卫健部门人员组成的医疗救援组现场待命。

空地协同监测过程中分别发现辐射异常，并采用核素识别仪确定为137Cs异常，由应急监测组成员采用背向搜源法确定、标记位置。现场处置组成员在做好个人防护的前提下，采用长柄夹对放射源进行收贮。经表面污染仪监测，失控源无破损且周围地面土壤放射性活度为本底水平。应急监测组按照既定方案巡测完成并没有发现新的辐射异常，经专家组研判后，确认丢失放射源已安全收贮，现场监测及处置人员的个人累计剂量值不超过10 μSv［6］。应急响应终止，评估组对演习活动进行总结评估。

3.1.2 评估结果分析

根据上述公式可计算得到辐射事故应急演习各级评估指标综合得分，结果如表5所示。辐射事故应急演习效果（A）达到良好水平，评估总分为86.25分，说明本次辐射事故应急演习总体效果较好，达到了演习目的。5项一级指标中应急响应（B4）得分最高，为89.87分，与演习过程中应急监测方案制定贴合实际、空地监测力量联动紧密、现场处置操作规范一致；演习保障（B2）得分最低，为81.07分，与应急演习经费保障、场地保障有所欠缺相一致。15项二级指标中，指挥协调（C9）、应急监测（C11）、演习总结（C14）得分最高，分别为95.28分、91.63分、94.37分，与演习过程中指挥协调高效有力、应急监测快速有序、演习总结针对性较强相一致；经费保障（C4）、场地保障（C6）、预案修订（C15）得分最低，分别为65.73分、61.61分、56.37分，是本次辐射事故应急演习工作需要注意和提高的地方。

表5 实例一各级评估指标综合得分Table 5 Comprehensive scores of the evaluation indexes at all levels of Example 1

3.2 实例二

3.2.1 辐射事故应急演习情况介绍

演习以废旧金属中混入一枚Ⅳ类137Cs放射源，在运输卡车通过废旧金属熔炼企业车辆进口通道辐射监测系统时引发报警为情景，现场工作人员启动企业辐射事故应急预案并逐层上报，区、市生态环境局启动本级辐射事故应急预案。市生态环境局应急人员到达现场后，会同相关部门成立由生态环境、公安、卫健、宣传等部门人员和专家组成的“应急指挥部”，并召开现场会议，形成会议结论，各部门根据会议结论展开行动。舆情信息部门开展舆情信息监控、发布和引导，积极回应公众的信息知情权。由公安部门追查放射性物质来源。

在现场总指挥的协调下，监测人员分成两组，分别利用FH40G剂量率仪和FD-3013数字γ辐射仪进行监测。监测过程中发现辐射异常，在做好辐射防护后继续监测，确认引起辐射异常的物体并做好标记。现场处置组穿戴好防护用品后，利用ARD多道γ能谱仪对放射源进行核素识别。经过核素识别，辐射异常由137Cs引起。随后现场处置组采用三人轮流使用长柄夹对放射源进行收贮。经表面污染仪监测，失控源无破损且周围地面放射性活度为本底水平。经专家组研判后，确认失控放射源已安全收贮。应急响应终止，评估组对演习活动进行总结评估。

3.2.2 评估结果分析

根据上述公式可计算得到辐射事故应急演习各级评估指标综合得分，结果如表6所示。辐射事故应急演习效果（A）达到良好水平，评估总分为81.84分，说明本次辐射事故应急演习总体效果较好，达到了演习目的。5项一级指标中应急启动（B3）得分最高，为86.80分，与演习过程中逐级应急预案启动合理高效相一致；后续工作（B5）得分最低，为79.49分，与应急预案修订不及时关系密切。15项二级指标中，人员保障（C3）、事故报告（C7）、事故核实（C8）得分最高，分别为86.03分、88.35分、86.03分，与演习筹备过程人员保障到位、演习过程中事故报告准确及时、事故核实快速高效相一致；经费保障（C4）、意外情况及处置（C13）、预案修订（C15）得分最低，分别为67.15分、66.21分、65.075 8分，是本次辐射事故应急演习工作需要注意和提高的地方。

表6 实例二各级评估指标综合得分Table 6 Comprehensive scores of the evaluation indexes at all levels of Example 2

3.3 实例三

3.3.1 辐射事故应急演习情况介绍

演习以某市冷轧板带有限公司人为盗窃丢失一枚Ⅳ类241Am放射源为情景，企业及时向县生态环境、公安、卫生健康部门报告并启动企业《辐射事故应急预案》，县生态环境部门经初步核实确认丢失一枚Ⅳ类放射源（241Am），判定为一般辐射事故并向县人民政府和市生态环境局报告，县政府启动《县辐射事故应急预案》Ⅳ级响应，并成立应急指挥部，在市生态环境局辐射应急人员指导下参与人员各司其职开展行动。

现场监测人员分成4组，由两组监测人员持FH40G剂量率仪在抛源现场外围巡测，其余两组监测人员分别持FD-3013数字γ辐射仪和背包搜源仪器进行监测。监测过程中发现辐射异常，监测人员在长杆配合下定位放射源后由现场处置组持长柄夹安全收贮放射源，经过核素识别仪监测为241Am。经表面污染仪监测，失控源无破损且周围地面放射性活度为本底水平。经专家组研判后，确认失控放射源已安全收贮。应急响应终止，评估组对演习活动进行总结评估。

3.3.2 评估结果分析

根据上述公式可计算得到辐射事故应急演习各级评估指标综合得分，结果如表7所示。辐射事故应急演习效果（A）达到良好水平，评估总分为86.19分，说明本次辐射事故应急演习总体效果较好，达到了演习目的。5项一级指标中前期准备（B1）得分最高，为88.16分，与演习脚本质量较高，前期策划准备充分相一致；演习保障（B2）得分最低，为83.08分，与应急演习经费保障、场地保障有所欠缺相一致。15项二级指标中，演习脚本质量（C2）、现场处置（C12）、演习总结（C14）得分最高，分别为88.94分、90.15分、90.95分，与演习筹备过程中邀请多方专家反复推敲脚本、演习过程中现场处置组汇报准确动作规范、演习总结及时全面相一致；经费保障（C4）、场地保障（C6）、预案修订（C15）得分最低，分别为78.11分、74.75分、67.86分，是本次辐射事故应急演习工作需要注意和提高的地方。